Opzij schuiven, AT2018KOE. Er is een nieuwe astronomische transiënt in het heelal, en het is sneller zwaarder en helderder op radiogolflengten dan zijn mysterieuze voorgangers.

Nadat astronomen in 2016 een heldere uitbarsting in een klein sterrenstelsel op 500 miljoen lichtjaar van de aarde zagen, een door de Northwestern University geleid team heeft vastgesteld dat de anomalie de derde snelle blauwe optische transiënt (FBOT) is die ooit is vastgelegd in radio- en röntgengolflengten.

Een zeer lichtgevende familie van kosmische explosies, FBOT's hebben een track record voor verrassende astronomen met hun snelle, energiek, krachtige uitbarstingen van energie. Zoals hun naam al aangeeft, transiënten vervagen bijna net zo snel als ze verschijnen. Misschien wel de meest bekende FBOT is AT2018COW ("The Cow") - een zeldzame gebeurtenis die de geboorte van een zwart gat of een neutronenster leek te zijn. Maar de nieuw geïdentificeerde FBOT, genaamd CRTS-CSS161010 J045834-081803 of kortweg CSS161010, heeft de Koe enorm overschaduwd met de enorme snelheden en zwaarte van zijn materiële uitstroom.

CSS161010, in feite, heeft geleid tot enkele van de snelste uitstromen in de natuur, het lanceren van gas en deeltjes met meer dan 55% van de lichtsnelheid. De verbijsterende snelle uitstroom is ook de zwaarste die in zijn klasse is gedocumenteerd.

"Dit was onverwacht, " zei Deanne Coppejans van Northwestern, wie is de eerste auteur van de studie. "We kennen energetische explosies die materiaal met bijna de lichtsnelheid kunnen uitstoten, specifiek gammastraaluitbarstingen, maar ze lanceren slechts een kleine hoeveelheid massa - ongeveer 1 miljoenste van de massa van de zon. CSS161010 lanceerde 1 tot 10 procent van de massa van de zon met meer dan de helft van de lichtsnelheid - een bewijs dat dit een nieuwe klasse van voorbijgaande aard is."

"We dachten te weten wat de snelste uitstroom in de natuur veroorzaakte, " zei Raffaella Margutti van Northwestern, een senior auteur van de studie. "We dachten dat er maar twee manieren waren om ze te produceren - door een massieve ster te laten instorten met een gammastraaluitbarsting of door twee neutronensterren samen te voegen. We dachten dat dat het was. Met deze studie, we introduceren een derde manier om deze uitstroom op gang te brengen. Er is een nieuw beest, en het is in staat om hetzelfde energetische fenomeen te produceren."

Het onderzoek is vandaag (26 mei) gepubliceerd in de The Astrofysische journaalbrieven .

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). Coppejans is een postdoctoraal medewerker bij CIERA en maakt deel uit van Margutti's transiëntenonderzoeksgroep.

'Vreemde supernova'

FBOT's (uitgesproken als F-bot) zijn een soort kosmische explosie die aanvankelijk werd gedetecteerd in de optische golflengte. Zo heet dat ze blauw gloeien, FBOT's bereiken binnen enkele dagen de maximale helderheid en vervagen dan snel - veel sneller dan de opkomst en het verval van standaard supernova's. Hoewel astronomen in 2014 FBOT's als hun eigen klasse erkenden, ze gaan ervan uit dat deze merkwaardige anomalieën al veel langer onze nachtelijke hemel bedekken.

"Deze zitten waarschijnlijk al heel lang in onze archieven, maar we herkenden ze niet als iets anders, "Zei Margutti. "We zagen storingen in andere sterrenstelsels die we niet konden verklaren. Maar we konden geen informatie krijgen buiten de optische golflengte, dus we konden ze niet verder onderzoeken. We zouden ze gewoon 'rare supernova's' noemen."

Margutti's team combineert meerdere observatoria om meer inzicht te krijgen in deze mysterieuze explosies. in 2016, onderzoekers van de Catalina Real-time Transient Survey en de All Sky Automated Supernova Survey (ASAS-SN) zagen onafhankelijk van elkaar CSS161010 met optische golflengten. Een ASAS-SN-team benaderde vervolgens Margutti en Coppejans om hun expertise op het gebied van röntgen- en radiogolven nader te bekijken.

Omdat Northwestern op afstand toegang heeft tot het Keck Observatorium, die de grootste optische en infraroodtelescopen in de VS heeft, ze waren in staat om het fenomeen direct te observeren. (Northwestern is een van de slechts vier instellingen in de VS die dergelijke toegang hebben.)

"De optische golflengten kunnen ons vertellen over de deeltjes die langzaam bewegen bij een explosie. Maar 'langzaam bewegen' is nog steeds 10, 000 kilometer per seconde, "Zei Margutti. "Als je de snellere deeltjes wilt zien, dan moet je röntgenstralen en radiogolven gebruiken. Dan kun je ze allemaal bij elkaar zetten om een ​​completer beeld te krijgen."

Hoewel de astrofysici tot de conclusie kwamen dat CSS161010 beslist een FBOT is, ze zullen misschien nooit weten dat het waar is, onderliggende natuur. Het laaide gewoon op en vervaagde toen te snel. Nog altijd, ze hebben een vermoeden.

"We denken dat het een zeer zeldzaam type stellaire explosie is, Coppejans zei. "Hoewel het minder waarschijnlijk is, CSS161010 zou in plaats daarvan een ster kunnen zijn die wordt opgegeten door een middelgroot zwart gat."

"The Cow en CSS161010 waren heel verschillend in hoe snel ze deze uitstroom konden versnellen, ' zei Margutti. 'Maar één ding hebben ze gemeen:deze aanwezigheid van een zwart gat of een neutronenster binnenin. Dat is het belangrijkste ingrediënt."

Het vreemde huis van CSS161010

Voordat astronomen CSS161010 zagen, ze hadden het kleine sterrenstelsel waarin het zich bevond niet opgemerkt. De verbazingwekkend heldere FBOT vestigde de aandacht op een dwergstelsel nabij het sterrenbeeld Eridanus, die de vorm heeft van een rivier op het zuidelijk hemels halfrond. Het gaststelsel bevat ongeveer 10 miljoen sterren, terwijl de Melkweg miljarden omvat. Met toegang op afstand tot de Keck-telescopen op Hawaï, konden de noordwestelijke onderzoekers een glimp opvangen van het kleine sterrenstelsel, die eruitzag als niet meer dan een kleine vlek.

Tot dusver, astronomen hebben alleen heldere FBOT's zoals CSS161010 en de koe gevonden in deze kleine sterrenstelsels, wat een aanwijzing geeft in hun aard. Hoewel Margutti en Coppejans deze aanwijzingen nog niet volledig hebben onderzocht, ze speculeren dat kleine sterrenstelsels meer kans hebben om transiënten te herbergen omdat deze sterrenstelsels zulke lage niveaus van metalen bevatten. (Astronomen gebruiken het woord "metalen" om alle materialen te omvatten, behalve waterstof en helium.)

De hoeveelheid metalen beïnvloedt hoeveel massa sterren tijdens hun leven verliezen in de vorm van stellaire wind. Een ster zonder metalen kan mogelijk meer van zijn massa behouden, aan het einde van zijn levensduur een grotere explosie veroorzaken.

Giacomo Terreran, een postdoctoraal medewerker bij CIERA, nam de Keck-waarnemingen om de melkweg te onderzoeken en de FBOT erin te helpen begrijpen.

"Elke keer dat een ster sterft of neutronensterren samensmelten, ze geven metalen terug aan het milieu, "Zei Terreran. "Kleine sterrenstelsels hebben een kleine hoeveelheid metalen omdat daar niet veel sterren zijn gestorven. Dit heeft invloed op hoe andere sterren hun leven leiden. We geloven dat het geen toeval is dat we deze zeer zeldzame transiënten alleen in deze kleine sterrenstelsels vinden."

Voor dit werk, een internationaal team van astrofysici gebruikte Keck Observatory's Low-Resolution Imaging Spectrometer en Deep Imaging en Multi-Object Spectrograph, de meervoudige spiegeltelescoop, het Chandra-röntgenobservatorium, de Karl J. Jansky Very Large Array en de Giant Metrewave Radio Telescope.