Een internationaal team onder leiding van de Northwestern University komt steeds dichter bij het begrijpen van het mysterieus heldere object dat deze zomer aan de noordelijke hemel barstte.

Op 17 juni, De tweelingtelescopen van het ATLAS-onderzoek op Hawaï hebben een spectaculair heldere anomalie gevonden op 200 miljoen lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Hercules. Nagesynchroniseerd AT2018cow of "The Cow, " het object vlamde snel op, daarna bijna even snel verdwenen.

Na het combineren van verschillende beeldbronnen, inclusief harde röntgenstralen en radiogolven, het multi-institutionele team speculeert nu dat de telescopen het exacte moment hebben vastgelegd waarop een ster instortte om een ​​compact object te vormen, zoals een zwart gat of een neutronenster. Het stellaire puin, nadert en wervelt rond de waarnemingshorizon van het object, veroorzaakte de opmerkelijk heldere gloed.

Deze zeldzame gebeurtenis zal astronomen helpen de fysica die in het spel is tijdens de eerste momenten van het ontstaan ​​van een zwart gat of neutronenster beter te begrijpen. "We denken dat 'The Cow' de vorming is van een groeiend zwart gat of een neutronenster, " zei Raffaella Margutti van Northwestern, die het onderzoek leidde. "We weten uit theorie dat zwarte gaten en neutronensterren worden gevormd wanneer een ster sterft, maar we hebben ze nog nooit direct na hun geboorte gezien. Nooit."

Margutti zal haar bevindingen presenteren op de 233e bijeenkomst van de American Astronomical Society op 10 januari in Seattle. Het onderzoek wordt dan gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift .

Margutti is een assistent-professor natuurkunde en astronomie aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern en lid van CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics), een begiftigd onderzoekscentrum in Northwestern gericht op het bevorderen van astrofysica-onderzoeken met de nadruk op interdisciplinaire verbindingen.

De nieuwsgierige koe

Nadat het voor het eerst werd opgemerkt, The Cow trok onmiddellijk internationale belangstelling en liet astronomen hun hoofd krabben. "We dachten dat het een supernova moest zijn, "Zei Margutti. "Maar wat we zagen daagde onze huidige opvattingen over stellaire dood uit."

Voor een, de anomalie was onnatuurlijk helder - 10 tot 100 keer helderder dan een typische supernova. Het laaide ook op en verdween veel sneller dan andere bekende sterexplosies, met deeltjes die op 30 vliegen, 000 kilometer per seconde (of 10 procent van de lichtsnelheid). Binnen slechts 16 dagen, het object had al het grootste deel van zijn kracht uitgestoten. In een universum waar sommige verschijnselen miljoenen en miljarden jaren aanhouden, twee weken komt neer op een oogwenk.

"We wisten meteen dat deze bron binnen een paar dagen van inactief naar piekhelderheid ging, "Zei Margutti. "Dat was genoeg om iedereen enthousiast te maken, want het was zo ongewoon en, naar astronomische maatstaven, het was heel dichtbij."

Gebruik maken van de toegang van Northwestern tot observatiefaciliteiten bij de W.M. Keck Observatory in Hawaii en het MMT Observatory in Arizona, evenals toegang op afstand tot de SoAR-telescoop in Chili, Margutti nam de samenstelling van het object onder de loep. Margutti en haar team onderzochten de chemische samenstelling van The Cow, het vinden van duidelijk bewijs van waterstof en helium, waarbij modellen van samensmelten van compacte objecten werden uitgesloten, zoals die welke zwaartekrachtgolven produceren.

Uitgebreide strategie

Astronomen hebben van oudsher stersterfgevallen bestudeerd in de optische golflengte, die telescopen gebruikt om zichtbaar licht op te vangen. Het Margutti-team, anderzijds, maakt gebruik van een meer integrale aanpak. Haar team heeft het object met röntgenstralen bekeken, harde röntgenstralen (die 10 keer krachtiger zijn dan normale röntgenstralen), radiogolven en gammastralen. Hierdoor konden ze de anomalie blijven bestuderen lang nadat de aanvankelijke zichtbare helderheid vervaagde.

Nadat ATLAS het object had gezien, Margutti's team kreeg snel vervolgwaarnemingen van The Cow met NASA's Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) en INTEGRAL harde röntgenlaboratoria, zachte röntgenstralen bij XMM-Newton en radioantennes bij de Very Large Array in de richting van The Cow.

Margutti schrijft de relatieve naaktheid van The Cow toe aan het mogelijk ontrafelen van dit intergalactische mysterie. Hoewel sterren de hele tijd tot zwarte gaten kunnen instorten, de grote hoeveelheid materiaal rond pasgeboren zwarte gaten blokkeert het zicht van astronomen. Gelukkig, ongeveer 10 keer minder ejecta wervelde rond The Cow in vergelijking met een typische stellaire explosie. Door het gebrek aan materiaal konden astronomen recht door de 'centrale motor' van het object kijken. " die zich openbaarde als een waarschijnlijk zwart gat of neutronenster.

"Een 'gloeilamp' zat diep in het ejecta van de explosie, "Zei Margutti. "Het zou moeilijk zijn geweest om dit in een normale stellaire explosie te zien. Maar de koe had heel weinig ejectamassa, waardoor we de straling van de centrale motor direct konden zien."

Galactische buur

Het team van Margutti profiteerde ook van de relatieve nabijheid van de ster tot de aarde. Ook al was het genesteld in het verre dwergstelsel genaamd CGCG 137-068, astronomen beschouwen dat als "om de hoek".

"Tweehonderd miljoen lichtjaren is dichtbij voor ons, trouwens, "Zei Margutti. "Dit is het dichtstbijzijnde voorbijgaande object van deze soort dat we ooit hebben gevonden."

Margutti's team bij Northwestern bestaat uit afgestudeerde student Aprajita Hajela, postdoctorale fellows Giacomo Terreran, Deanne Coppejans en Kate Alexander (een Hubble Fellow), en eerstejaars student Daniel Brethauer.

"De kans krijgen om bij te dragen aan iets dat zo geavanceerd en internationaal is als het begrijpen van AT2018cow als een undergrad is een surrealistische ervaring, "Zei Brethauer. "Om de experts van de wereld te helpen erachter te komen wat AT2018cow is, zelfs op de kleinste manier, overtrof mijn stoutste verwachtingen aan het begin van de zomer en iets dat ik me de rest van mijn leven zal herinneren."