Maar niet alleen de helderheid maakt deze explosie zo bizar; ook de duur ervan doet wetenschappers versteld staan én concluderen dat we hier te maken hebben met een ons tot voor kort volslagen onbekend type explosie.
Astronomen ontdekten de explosie dankzij het ATLAS-netwerk, bestaande uit robotische telescopen in Hawaii, Chili en Zuid-Afrika. Deze telescopen speuren elke nacht de volledige zichtbare nachthemel af, op zoek naar objecten die bewegen of waarvan de helderheid verandert. En in de door deze ATLAS-telescopen verzamelde data spotten astronomen recent dus iets bijzonders: een vreemdsoortige explosie die veel helderder was dan de meeste supernovae (de gigantische explosies die het leven van zware sterren markeren), maar wel de helft korter duurde dan de meeste supernovae. “Normaal gesproken zal een heel heldere supernova binnen een maand ongeveer de helft van zijn helderheid inleveren,” vertelt onderzoeker Matt Nicholl. Maar in hetzelfde tijdsbestek zagen de wetenschappers de helderheid van de explosie die de ATLAS-telescopen hadden waargenomen met meer dan 99 procent afnemen.
Uniek
“Deze explosie heeft een heel unieke combinatie van eigenschappen,” vertelt Nicholl aan Scientias.nl. “Deze is extreem helder, maar de helderheid neemt ook heel snel weer af. En hoewel deze heel helder is in zichtbaar licht, is deze juist zwak in röntgen- en radiostraling.” Ook opvallend is het lichtspectrum van de explosie. Normaliter kunnen wetenschappers aan de hand daarvan achterhalen met wat voor type explosie ze te maken hebben. “Maar het spectrum van deze explosie was bijna karakterloos.”
Nieuw en onverklaarbaar
Het hint er allemaal op dat de onderzoekers met deze explosie op iets bijzonders waren gestuit, zo vertelt Nicholl. “Hoewel sommige supernovae in het verleden ook wel sommige van deze kenmerken vertoond hadden, was het feit dat we ze nu allemaal tegelijkertijd zagen voor ons nieuw en onverklaarbaar.”
Nieuwe klasse
Genoeg reden voor Nicholl en collega’s om verder te gaan kijken. Ze doken daartoe in twee andere datasets, vergaard door vergelijkbare instrumenten, namelijk het Robotic Optical Transient Search Experiment (ROTSE) en de Zwicky Transient Facility (ZTF). En in die data troffen ze nog twee explosies met vergelijkbare eigenschappen op. En dat bewees dat de door ATLAS gespotte explosie geen op zichzelf staande gebeurtenis was, maar gerekend kan worden tot een ons tot voor kort onbekende klasse kosmische explosies.
Ontstaan
Het ontstaan van deze explosies is vooralsnog vrij raadselachtig. “Bijna elke andere explosie die zo helder is, wordt veroorzaakt door de ineenstorting van een zware ster (meer dan acht keer zwaarder dan de zon),” zo vertelt Nicholl. “Maar dergelijke zware sterren leven niet lang; vaak slechts rond de tien miljoen jaar.” En de explosie die de onderzoekers met ATLAS spotten, vond plaats in een miljarden jaren oud sterrenstelsel. “Waar dus geen zware sterren meer te vinden zijn.” En ineenstorting daarvan dus ook onmogelijk is.
Zwart gat?
Maar hoe is deze bizarre explosie dan ontstaan? “Dat is de grote vraag die we nu proberen te beantwoorden. We hebben veel verschillende scenario’s bestudeerd en de meest veelbelovende verklaring lijkt te zijn dat we getuige zijn geweest van de vernietiging van een ster door een middelzwaar zwart gat. In dat scenario is de extreme helderheid te verklaren doordat stellair materiaal kort voor het in het zwarte gat viel enorm verhit werd. En de korte duur van die helderheid is te verklaren doordat de ster heel dicht bij het zwarte gat vernietigd is, waardoor de materialen ook heel snel door het zwarte gat geconsumeerd zijn.” Tegelijkertijd moet Nicholl erkennen dat ook deze verklaring nog niet helemaal strookt met wat ze gezien hebben. “Modellen die dit proces beschrijven, voorspellen ook röntgenstraling, maar dat hebben we niet waargenomen, dus meer onderzoek is nodig om dit idee nader te verkennen en testen.” In een ideaal (ietwat scifi-achtig scenario) zou je daarbij naar het plaats delict afreizen om te kijken wat daar nog rest. “Als we ernaartoe konden reizen, zouden we door te kijken wat er nog over is gebleven ook direct weten wat de explosie veroorzaakte,” vertelt Nicholl. “Ik wed dat het een zwart gat is met veel sterren in de nabije omgeving. Maar stel dat we een neutronenster zouden vinden, dan zou dat bewijzen dat het toch echt een – weliswaar heel vreemde – supernova-explosie moet zijn geweest.”
Zeldzaam
Hoe de explosie ook ontstaan is, vaststaat dat onderzoekers op een nieuwe klasse kosmische explosies zijn gestuit. Ze hebben besloten explosies uit deze klasse voorlopig aan te duiden als LFCs, wat staat voor Luminous Fast Coolers. Dat de LFCs eerder altijd aan onze aandacht hebben weten te ontsnappen, is volgens Nicholl goed te verklaren. “Daar zijn twee redenen voor. De belangrijkste is misschien wel dat deze explosies extreem zeldzaam zijn: voor elke 100.000 supernova-explosies verwachten we één LFC.” En dan neemt de helderheid van deze explosies ook nog eens heel snel af. “Dus zelfs als er eentje ontstaat, hebben we slechts een paar weken de tijd om deze te identificeren en genoeg data te vergaren om ons te realiseren dat er iets interessants gaande is.”
Nieuwe vondsten
Hoewel de explosies relatief zeldzaam lijken, heeft Nicholl wel goede hoop dat we ze de komende jaren vaker gaan zien. “Met het nieuwe Vera C. Rubin Observatory in Chili zijn we straks in een veel betere positie om deze explosies te vinden. Deze telescoop heeft een enorme spiegel en zal de gehele zuidelijke hemel afspeuren en daarbij ook veel dieper in het universum kijken dan huidige survey-telescopen doen. Dat betekent dat we in een veel groter deel van de ruimte naar deze explosies kunnen gaan zoeken.”
Over deze LFCs is het laatste woord dan ook zeker nog niet gezegd. “Wat ik voor nu de belangrijkste implicatie vind, is dat we bewezen hebben dat er zelfs na tien jaar robotische all-sky surveys nog altijd echte verrassingen op ons wachten. Dat is geweldig nieuws voor het Vera C. Rubin Observatory. Daarnaast verwacht ik dat de ontdekking van LFCs ook nog wel gevolgen gaat hebben voor onze natuurkundige ideeën over sterren en zwarte gaten, maar dat zal geleidelijk aan duidelijker worden wanneer we beter gaan begrijpen wat deze explosies precies veroorzaakt.”
