Scostare, AT2018COW. C'è un nuovo transitorio astronomico nell'universo, ed è più veloce, più pesante e più luminoso alle lunghezze d'onda radio rispetto ai suoi misteriosi predecessori.

Dopo che gli astronomi hanno individuato visivamente un'esplosione luminosa in una minuscola galassia a 500 milioni di anni luce dalla Terra nel 2016, un team guidato dalla Northwestern University ha determinato che l'anomalia è il terzo transiente ottico blu veloce (FBOT) mai catturato nelle lunghezze d'onda dei raggi X e radio.

Una famiglia altamente luminosa di esplosioni cosmiche, Gli FBOT hanno una storia di sorprendenti astronomi con il loro veloce, energico, potenti esplosioni di energia. Come suggerisce il loro nome, i transitori svaniscono quasi con la stessa rapidità con cui appaiono. Forse il FBOT più famoso è AT2018COW ("The Cow"), un evento raro che sembrava essere la nascita di un buco nero o di una stella di neutroni. Ma il FBOT appena identificato, chiamato CRTS-CSS161010 J045834-081803 o CSS161010 in breve, ha ampiamente oscurato la Mucca con la velocità e la pesantezza dei suoi deflussi materiali.

CSS161010, infatti, ha prodotto alcuni dei deflussi più veloci in natura, lanciando gas e particelle a più del 55% della velocità della luce. I suoi sbalorditivi deflussi rapidi sono anche i più pesanti documentati per la sua classe.

"Questo è stato inaspettato, " ha detto Deanne Coppejans della Northwestern, chi è il primo autore dello studio. "Sappiamo di esplosioni energetiche che possono espellere materiale quasi alla velocità della luce, in particolare lampi di raggi gamma, ma lanciano solo una piccola quantità di massa, circa 1 milionesimo della massa del sole. CSS161010 ha lanciato dall'1 al 10 percento della massa del sole a più della metà della velocità della luce, prova che questa è una nuova classe di transitori."

"Pensavamo di sapere cosa producesse i deflussi più veloci in natura, " ha detto Raffaella Margutti della Northwestern, un autore senior dello studio. "Pensavamo che ci fossero solo due modi per produrli:far collassare una stella massiccia con un lampo di raggi gamma o fondere due stelle di neutroni. Pensavamo che fosse così. Con questo studio, stiamo introducendo un terzo modo per lanciare questi deflussi. C'è una nuova bestia là fuori, ed è in grado di produrre lo stesso fenomeno energetico."

La ricerca è stata pubblicata oggi (26 maggio) su The Lettere per riviste astrofisiche .

Margutti è un assistente professore di fisica e astronomia al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e membro del CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics). Coppejans è associato post-dottorato al CIERA e fa parte del gruppo di ricerca sui transitori di Margutti.

"Strane supernovae"

Gli FBOT (pronunciato F-bot) sono un tipo di esplosione cosmica inizialmente rilevata nella lunghezza d'onda ottica. Così caldo che brillano di blu, Gli FBOT raggiungono la massima luminosità in pochi giorni e poi svaniscono rapidamente, molto più velocemente dell'ascesa e del decadimento delle supernove standard. Sebbene gli astronomi abbiano riconosciuto gli FBOT come la propria classe nel 2014, presumono che queste curiose anomalie abbiano punteggiato il nostro cielo notturno per molto più tempo.

"Probabilmente questi sono stati all'interno dei nostri archivi per molto tempo, ma non li riconoscevamo come qualcosa di diverso, " Ha detto Margutti. "Abbiamo visto anomalie in altre galassie che non siamo riusciti a spiegare. Ma non siamo riusciti a ottenere informazioni al di fuori della lunghezza d'onda ottica, quindi non abbiamo potuto esaminarli ulteriormente. Le chiameremmo semplicemente "strane supernovae"."

Il team di Margutti combina più osservatori per raccogliere maggiori informazioni su queste misteriose esplosioni. Nel 2016, i ricercatori del Catalina Real-time Transient Survey e dell'All Sky Automated Supernova Survey (ASAS-SN) hanno individuato indipendentemente CSS161010 con lunghezze d'onda ottiche. Un team ASAS-SN ha quindi contattato Margutti e Coppejans per dare un'occhiata più da vicino usando la loro esperienza nei raggi X e nelle onde radio.

Poiché Northwestern ha accesso remoto all'Osservatorio Keck, che ha i più grandi telescopi ottici e infrarossi negli Stati Uniti, hanno potuto osservare direttamente il fenomeno. (Northwestern è una delle sole quattro istituzioni negli Stati Uniti ad avere tale accesso.)

"Le lunghezze d'onda ottiche possono dirci che le particelle si muovono lentamente in un'esplosione. Ma 'si muovono lentamente' è ancora 10, 000 chilometri al secondo, " disse Margutti. "Se vuoi vedere le particelle più veloci, allora devi usare i raggi X e le onde radio. Quindi puoi metterli tutti insieme per vedere un quadro più completo."

Sebbene gli astrofisici abbiano concluso che CSS161010 è sicuramente un FBOT, potrebbero non sapere mai che è vero, natura sottostante. Si è semplicemente divampato e poi è sbiadito troppo rapidamente. Ancora, hanno una supposizione.

"Pensiamo che sia un tipo molto raro di esplosione stellare, " disse Coppejans. "Anche se è meno probabile, CSS161010 potrebbe invece essere una stella mangiata da un buco nero di medie dimensioni."

"The Cow e CSS161010 erano molto diversi nella velocità con cui erano in grado di accelerare questi deflussi, " Ha detto Margutti. "Ma condividono una cosa:questa presenza di un buco nero o di una stella di neutroni all'interno. Questo è l'ingrediente chiave".

La strana casa di CSS161010

Prima che gli astronomi individuassero CSS161010, non avevano notato la minuscola galassia in cui risiedeva. L'FBOT incredibilmente luminoso ha attirato l'attenzione su una galassia nana vicino alla costellazione dell'Eridano, che ha la forma di un fiume nell'emisfero celeste australe. La galassia ospite contiene circa 10 milioni di stelle, mentre la Via Lattea comprende miliardi. Con l'accesso remoto ai telescopi Keck alle Hawaii, i ricercatori nordoccidentali sono stati in grado di intravedere la minuscola galassia, che sembrava nient'altro che una piccola macchia.

Finora, gli astronomi hanno trovato solo FBOT luminosi come CSS161010 e la mucca in queste minuscole galassie, che dà un indizio sulla loro natura. Sebbene Margutti e Coppejans non abbiano ancora esplorato a fondo questi indizi, ipotizzano che le galassie minuscole potrebbero avere maggiori probabilità di ospitare transitori perché queste galassie contengono livelli così bassi di metalli. (Gli astronomi usano la parola "metalli" per includere tutti i materiali tranne l'idrogeno e l'elio.)

La quantità di metalli influenza la quantità di massa che le stelle perdono durante la loro vita sotto forma di vento stellare. Una stella senza metalli può potenzialmente conservare più della sua massa, producendo un'esplosione più grande alla fine della sua vita.

Giacomo Terreran, un associato post-dottorato al CIERA, ha preso le osservazioni di Keck per indagare sulla galassia e aiutare a capire l'FBOT al suo interno.

"Ogni volta che una stella muore o le stelle di neutroni si fondono, restituiscono metalli all'ambiente, " Disse Terreran. "Le minuscole galassie hanno una piccola quantità di metalli perché non molte stelle sono morte lì. Questo ha un impatto su come le altre stelle vivono le loro vite. Crediamo che non sia un caso che troviamo solo questi rarissimi transitori in queste minuscole galassie".

Per questo lavoro, un team internazionale di astrofisici ha utilizzato lo spettrometro per immagini a bassa risoluzione dell'Osservatorio Keck e lo spettrografo per immagini profonde e multioggetto, il Telescopio a Specchio Multiplo, l'Osservatorio a raggi X Chandra, il Karl J. Jansky Very Large Array e il Giant Meterwave Radio Telescope.