Ett teleskop kikar in i det djupa utrymmet. Plötsligt dyker upp en lysande blixt som inte fanns förut. Vad kunde det vara? En supernova? Två massivt täta stjärnor som smälter samman? Kanske en gammastråle brast?
För fem år sedan märkte forskare som använder ROTSE IIIb-teleskopet vid McDonald Observatory just en sådan händelse. Men långt ifrån att det är din stjärnaxplosion eller neutronstjärnens sammanslagning, tror astronomerna att denna lilla flare faktiskt var ett bevis på ett supermassivt svart hål i mitten av en avlägsen galax, som slet en stjärna till strimlor .
Astronomer på McDonald hade använt teleskopet för att skanna himlen efter sådana uppstötande blixtar i flera år, som en del av ROTSE Supernova Verification Project (SNVP). Och vid första rodnen såg händelsen som sågs i början av 2009, som forskarna kallade ”Dougie,” precis som många av de andra supernovorna som de hade upptäckt under projektets gång. Med en flammande - 22,5-storleks absolut ljusstyrka passade händelsen kvadratiskt i klassen av superluminösa supernovaer som forskarna redan känner till.
Men när tiden gick och mer information om Dougie rullade in började astronomerna ändra sig. Röntgenobservationer gjorda av den kretsande Swift-satelliten och optiska spektra tagna av McDonald's Hobby-Eberly Telescope avslöjade en utvecklande ljuskurva och kemisk smink som inte passade med datorsimuleringar av superluminösa supernovaer. Likaså tycktes Dougie inte vara en neutronstjärnsammanslagning, som skulle ha nått toppljusstyrka mycket snabbare än observerats, eller en gammastrålning, som även i en vinkel skulle ha verkat mycket ljusare i röntgenstrålningsljus .
Det lämnade bara ett alternativ: en så kallad "tidvattenstörningshändelse", eller blodbad och spagettifiering som inträffar när en stjärna vandrar för nära en svart håls horisont. J. Craig Wheeler, chef för supernovagruppen vid University of Texas i Austin och en medlem av teamet som upptäckte Dougie, förklarade att på korta avstånd utövar ett svart hols tyngdkraft ett mycket starkare drag på sidan av stjärnan närmast det än på stjärnans motsatta sida. Han förklarade, "Dessa särskilt stora tidvatten kan vara tillräckligt starka för att du drar ut stjärnan i en nudel."
Teamet förfinade sina modeller av evenemanget och kom till en överraskande slutsats: efter att ha dragit in Dougys stjärnmaterial lite snabbare än det kunde hantera, "kvävdes" det svarta hålet nu på sin senaste måltid. Detta beror på en astrofysisk princip som kallas Eddington Limit, som säger att ett svart hål med en viss storlek bara kan hantera så mycket infalling material. Efter att denna gräns har uppnåtts utövar varje ytterligare intag av materia mer utåt tryck än det svarta hålets tyngdkraft kan kompensera för. Denna tryckökning har en slags rebound-effekt, och kasta bort material från det svarta hålets anslutningsskiva tillsammans med värme och ljus. En sådan sprängning av energi står för åtminstone en del av Dougys ljusstyrka, men indikerar också att den ursprungliga döende stjärnan - en stjärna som inte till skillnad från vår egen sol - inte sjönk utan kamp.
Genom att kombinera dessa observationer med matematiken i Eddington-gränsen uppskattade forskarna att det svarta hålets storlek var ungefär 1 miljon solmassor - ett ganska litet svart hål, i mitten av en ganska liten galax, tre miljarder ljusår bort. Upptäckter som dessa tillåter inte bara astronomer att bättre förstå fysiken i svarta hål, utan också egenskaperna hos deras ofta oöverträffade hemgalaxer. När allt kommer omkring, musade Wheeler, "Vem visste att den lilla killen hade ett svart hål?"
För att få en simulerad glimt av Dougie för dig själv, kolla in den fantastiska animationen nedan, med tillstånd av teammedlem James Guillochon:
Forskningen publiceras i denna månadens nummer av The Astrophysical Journal. Här finns ett förtryck av papperet.
