Een ongewone supernova bestudeerd door meerdere telescopen, inclusief de SOAR-telescoop en andere telescopen van de National Science Foundation (NSF) Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) en NSF's Kitt Peak National Observatory (KPNO), zou de geboorte van een nieuw zwart gat of neutronenster aankondigen, gevangen op het exacte moment van zijn ontstaan. Om deze opmerkelijke gebeurtenis te begrijpen, werden waarnemingen gedaan met faciliteiten variërend van röntgenstralen tot optische en radiogolflengten. Deze multi-messenger-waarnemingen geven astronomen een zeldzame blik in de fysica die speelt tijdens het creëren van een zwart gat of neutronenster.

Een mysterieuze heldere gloed

Op 16 juni, In 2018 waarschuwde een telescoop voor hemelonderzoek in Hawaï de astronomische gemeenschap voor de plotselinge verschijning van een nieuw object aan de hemel. Het leek op een supernova, behalve dat het helderder werd, en toen vervaagd, sneller dan een typische supernova, en was intrinsiek helderder op zijn hoogtepunt. Een supernova (van nova wat 'nieuwe' ster betekent) is een plotselinge explosie van een massieve ster die het einde van zijn leven heeft bereikt, leidend tot de vorming van een zwart gat of een neutronenster. Het voorbijgaande object, de aanduiding AT2018co gekregen, kreeg onmiddellijk de bijnaam "de koe" op basis van de laatste 3 letters van zijn naam. "The Cow" bevindt zich in een relatief dichtbij gelegen melkwegstelsel - slechts 200 miljoen lichtjaar verwijderd van ons eigen Melkwegstelsel in de richting van het sterrenbeeld Hercules.

Er is een team voor nodig

Onmiddellijk na ontvangst van de waarschuwing, een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Raffaella Margutti (Northwestern University) kwam in actie en begon de ongewone bron over het elektromagnetische spectrum te observeren - bij röntgenstraling, optisch, infrarood- en radiogolflengten. Telescopen over de hele wereld hebben bijgedragen aan de inspanning om spectroscopie te gebruiken om de aard van de bron te ontcijferen. Een van de telescopen die een bijdrage leverden was de Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR) in Chili, waarvan de instrumenten spectra van de koe verkregen. Met spectra, die het licht verspreiden in de vorm van een regenboog, astronomen konden snel bevestigen dat de materie uit het object uitdijde met een snelheid tot 10% van de lichtsnelheid.

Regis Cartier, die de SOAR-waarnemingen heeft gedaan, zei, "Bijna vanaf het allereerste begin realiseerde ik me dat dit voorbijgaand speciaal was. Het was snel, blauw en helder, anders dan alle eerder geziene supernova's. Ik heb al het andere waar ik aan werkte laten vallen om me te concentreren op het begrijpen van deze gebeurtenis." Naast de SOAR-telescoop, andere telescopen van NSF's CTIO en KPNO brachten het object in beeld en droegen bij aan een breder beeld toen de koe vervaagde.

Een bijna naakte koe

Omdat de ingestorte ster omgeven was door een relatief kleine hoeveelheid puin, het team kon door het puin heen kijken en een glimp opvangen van de 'centrale motor' van het object. This rare event will help astronomers better understand the physics at play within the first moments of the creation of a black hole or neutron star. The results were presented today at this week's meeting of the American Astronomical Society in Seattle, Washington.

"We think that 'The Cow' is the formation of an accreting black hole or neutron star, " said Giacomo Terreran (Northwestern University), who led the CTIO observations. "We know from theory that black holes and neutron stars form when a star dies, but we've never seen them right after they are born." This event may represent a new class of objects within the category known as fast luminous transients.

A Whole New World of Transients

Although a supernova like the Cow has never been seen before, Cartier expects that astronomers will detect larger numbers of such rare events in the future. Now that surveys are searching for sources that vary on a wider range of timescales, "we've already discovered a whole family of fast transients that we didn't know existed, " noted Cartier.

The SOAR telescope is gearing up to help us understand these new events. Said Dr. Jay Elias, Director of SOAR, "The SOAR telescope was designed from the start to provide flexible instrument configurations, allowing it to respond quickly to events like this. There are many astronomical surveys observing interesting transient events, as well as other events, such as last year's kilonova detected by LIGO, which was also observed at SOAR. Very soon, there will be even more interesting transient events from the Large Synoptic Survey Telescope (LSST) and other large-scale survey telescopes." The LSST is a new telescope being built on the same mountaintop as the SOAR telescope with major funding from NSF:it will conduct a 10-year survey of the sky with special emphasis on transient events.