Een zeer zeldzame en bijzondere uitbarsting van ultrahelder licht in het universum werd zelfs nog merkwaardiger dankzij het Eagle Eye van NASA's Hubble-ruimtetelescoop. Het fenomeen, bekend als Luminous Fast Blue Transient (LFBOT), flitst onverwachts ver van welk sterrenstelsel dan ook. Alleen Hubble kan de locatie bepalen. De resultaten zorgden ervoor dat astronomen alleen maar nog meer in verwarring raakten. Ten eerste weten ze niet wat LFBOT's zijn. De resultaten van Hubble laten zien dat ze enkele mogelijke theorieën uitsluiten en nog minder weten.
LFBOT is een van de helderste bekende zichtbare lichtgebeurtenissen in het universum: een plotselinge explosie zoals een cameraflits. Sinds de eerste ontdekking in 2018 zijn er slechts een handjevol ontdekt: een gebeurtenis die zich op ongeveer 200 miljoen lichtjaar afstand bevindt en de bijnaam 'De Koe' draagt. Momenteel wordt LFBOT eenmaal per jaar gedetecteerd.
Nadat LFBOT voor het eerst werd gedetecteerd, observeerden meerdere telescopen het over het hele elektromagnetische spectrum, van röntgenstraling tot radiogolven. Deze korte gebeurtenis, genaamd AT2023fhn en bijgenaamd "Finch", vertoonde alle veelbetekenende kenmerken van LFBOT. Het straalt met een intens blauw licht, evolueert snel en piekt in helderheid voordat het binnen enkele dagen vervaagt, in tegenstelling tot supernova's, die weken of maanden nodig hebben om te dimmen.
Maar in tegenstelling tot alle andere eerder waargenomen LFBOT's vond Hubble Finch tussen twee naburige sterrenstelsels: een nabijgelegen spiraalstelsel op ongeveer 50.000 lichtjaar afstand en een kleiner sterrenstelsel op ongeveer 15.000 lichtjaar afstand.
De afbeelding getiteld "AT2023fhnHSTWFC3/UVIS", met kleurcode, schaalbalk en kompaspijlen, toont drie sterrenstelsels tegen een fluweelzachte zwarte ruimteachtergrond. Het grootste is het witte en blauwe spiraalstelsel in het midden van de afbeelding. De twee kleinere sterrenstelsels zijn de witte vlekken aan de linkerkant. Een vreemde witte vlek met een rode wijzer bovenaan de afbeelding is het verblindende licht van de explosie van een onbekend object, maar wordt met geen enkel sterrenstelsel geassocieerd. Afbeelding tegoed: NASA, ESA, STScI, AshleyChrimes (ESA-ESTEC/Radbroud Universiteit)
"De Hubble-waarnemingen waren heel kritisch. Ze deden ons beseffen dat dit object ongebruikelijk was vergeleken met andere soortgelijke objecten, omdat we het zonder Hubble-gegevens helemaal niet zouden weten", zegt Ashley Christmas, hoofdauteur van een Hubble-artikel dat zal worden gepubliceerd in de komende Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Hij is ook onderzoeker bij de European Space Agency en werkte aan de Radboud Universiteit in Nijmegen, Nederland.
Hoewel men lang heeft gedacht dat deze gruwelijke explosies een zeldzaam type supernova zijn dat bekend staat als een kerninstortende supernova, hebben massieve sterren die een supernova worden, naar stellaire normen een korte levensduur. Daarom hebben enorme oersterren geen tijd om te ver van hun geboorteplaats – de populatie pasgeboren sterren – te reizen voordat ze exploderen. Alle eerdere LFBOT's zijn gevonden in de spiraalarmen van sterrenstelsels waar stergeboorte aan de gang is, maar Finch bevindt zich in geen enkel sterrenstelsel.
"Hoe meer we leren over LFBOT's, hoe meer ze ons verrassen", zei Klems. "We hebben nu aangetoond dat LFBOT's ver weg van de centra van de dichtstbijzijnde sterrenstelsels kunnen voorkomen, en de locatie van Finch komt niet overeen met wat we van welke soort supernova dan ook zouden verwachten."
De Zwicky Transient Facility, een ultragroothoekcamera op de grond die elke twee dagen de hele noordelijke hemel scant, waarschuwde astronomen voor het eerst voor "Finch" op 10 april 2023. Na de ontdekking ervan startten onderzoekers vooraf geplande observatieprogramma's die stand-by blijven staan, klaar om hun aandacht snel te richten op elke potentiële LFBOT-kandidaat.
Spectroscopische metingen met de Gemini South-telescoop in Chili hebben aangetoond dat Finch zo heet was als 36.000 graden Fahrenheit. De Gemini-telescoop hielp ook bij het bepalen van de afstand tot de aarde, waardoor de helderheid ervan kon worden berekend. Deze bevindingen, samen met gegevens van andere observatoria, waaronder NASA's Chandra X-ray Observatory en de Very Large Array-radiotelescoop op de grond van de National Science Foundation, bevestigen dat de explosie inderdaad een laagfrequente hemelexplosie was.
Eén theorie is dat LFBOT's het gevolg kunnen zijn van het feit dat sterren worden opgeslokt door zwarte gaten met een gemiddelde massa (tussen de 100 en 1.000 zonsmassa). De hoge resolutie en infraroodgevoeligheid van NASA's James Webb-ruimtetelescoop kunnen uiteindelijk worden gebruikt om te ontdekken dat Fincher explodeerde in een bolvormige sterrenhoop in de buitenste halo van een van de twee aangrenzende sterrenstelsels. Bolvormige sterrenhopen zijn de meest waarschijnlijke plaatsen om zwarte gaten met een gemiddelde massa te vinden.
Om de ongebruikelijke positie van Finch te verklaren, overwegen onderzoekers de mogelijkheid dat deze het resultaat is van een botsing tussen twee neutronensterren die, ver van hun gaststelsels, al miljarden jaren in elkaar ronddraaien. Deze botsing veroorzaakt een kilonova: een explosie die duizend keer krachtiger is dan een gewone supernova. Een zeer speculatieve theorie is echter dat als een van de neutronensterren sterk gemagnetiseerd zou zijn – een magnetar – deze de kracht van de explosie nog verder zou versterken, waardoor deze tot wel 100 keer zo helder zou worden als een normale supernova.
"Deze ontdekking roept veel meer vragen op dan ze beantwoordt", zei Krismus. "We moeten meer werk doen om de juiste verklaring te vinden tussen de vele mogelijke verklaringen."
Omdat astronomische transiënten op elk moment en overal kunnen optreden en in astronomische termen relatief van korte duur zijn, moeten onderzoekers vertrouwen op hemelonderzoeken met een groot veld die continu grote delen van de hemel in de gaten houden om ze te detecteren en andere observatoria zoals Hubble te waarschuwen voor vervolgwaarnemingen.
De onderzoekers zeggen dat er meer monsters nodig zijn om het fenomeen beter te begrijpen. Opkomende telescopen voor het hele hemelonderzoek, zoals het op de grond gestationeerde Vera C. Rubin Observatorium, kunnen mogelijk nog meer verschijnselen detecteren, afhankelijk van de astrofysica erachter.