Астрономы открывают новый класс космических взрывов

Астрономы открывают новый класс космических взрывов

Астрономы обнаружили два объекта, которые, в дополнение к странному объекту, обнаруженному в 2018 году, составляют новый класс космических взрывов. Новый тип взрыва разделяет некоторые характеристики со взрывами сверхновых звезд массивных звезд и со взрывами, которые генерируют гамма-всплески (GRB), но все же имеет отличительные отличия от каждого из них.

Сага началась в июне 2018 года, когда астрономы увидели космический взрыв с удивительными характеристиками и поведением. Объект, получивший название AT2018cow («Корова»), привлек внимание ученых всего мира и был тщательно изучен. Несмотря на то, что он разделял некоторые характеристики со взрывами сверхновых, он отличался важными аспектами, особенно необычной начальной яркостью и тем, как быстро он осветлялся и исчезал всего за несколько дней.

В то же время два дополнительных взрыва – один из 2016 года и один из 2018 года – также показали необычные характеристики и наблюдались и анализировались. Два новых взрыва называются CSS161010 (сокращение от CRTS CSS161010 J045834-081803) в галактике на расстоянии около 500 миллионов световых лет от Земли и ZTF18abvkwla («Коала») в галактике на расстоянии около 3,4 миллиарда световых лет. Обе были обнаружены с помощью автоматических съемок неба (временная съемка Catalina в режиме реального времени, автоматическая съемка всех звезд сверхновых звезд и переходная установка Zwicky) с использованием телескопов видимого света для ночного сканирования больших площадей неба.

Две команды астрономов следили за этими открытиями, наблюдая за объектами с помощью очень большого массива Национального научного фонда Карла Дж. Янского (VLA). Обе команды также использовали гигантский радиотелескоп Metrewave в Индии, а команда, изучающая CSS161010, использовала рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА. Оба объекта преподносили наблюдателям сюрпризы.

Анна Хо из Caltech, ведущий автор исследования ZTF18abvkwla, сразу же заметила, что радиоизлучение объекта было таким же ярким, как и при гамма-всплеске. «Когда я сократила данные, я подумала, что совершила ошибку», – сказала она.

Дин Коппеджанс из Северо-Западного университета руководила исследованием CSS161010, в ходе которого выяснилось, что объект выпустил «неожиданное» количество материала в межзвездное пространство со скоростью, превышающей половину скорости света. Ее северо-западный соавтор Раффаэлла Маргутти сказала: «Потребовалось почти два года, чтобы понять, на что мы смотрим, просто потому, что это было так необычно».

В обоих случаях последующие наблюдения показали, что объекты имеют общие черты с AT2018cow. Ученые пришли к выводу, что эти события, называемые быстрыми голубыми оптическими переходными процессами (FBOT), представляют, наряду с AT2018cow, тип звездного взрыва, значительно отличающийся от других. Ученые сообщили о своих результатах в статьях в Astrophysical Journal и Astrophysical Journal Letters .

По словам астрономов, FBOT, вероятно, начинаются точно так же, как некоторые сверхновые и гамма-всплески, когда звезда, намного более массивная, чем Солнце, взрывается в конце своей «нормальной» жизни, работающей на атомном синтезе. Различия проявляются после первоначального взрыва.

В «обычной» сверхновой этого типа, называемой сверхновой с коллапсом ядра, взрыв посылает сферическую взрывную волну материала в межзвездное пространство. Если, в дополнение к этому, вокруг нейтронной звезды или черной дыры, оставшейся после взрыва, на короткое время образуется вращающийся диск с материалом, который движется с узкой струей материала почти со скоростью света наружу в противоположных направлениях, эти струи могут создавать узкие пучки гамма лучи, вызывающие гамма-всплеск.

Вращающийся диск, называемый аккреционным диском, и создаваемые им струи астрономами называют «двигателем».

FBOT, заключили астрономы, также имеют такой двигатель. В их случае, в отличие от гамма-всплесков, он окутан толстым материалом. Этот материал, вероятно, был сброшен звездой непосредственно перед тем, как он взорвался, и, возможно, был извлечен из него двоичным спутником.

Когда толстый материал около звезды поражен взрывной волной, это вызывает взрыв яркого видимого света вскоре после взрыва, который первоначально сделал эти объекты такими необычными. Этот яркий взрыв также объясняет, почему астрономы называют эти взрывы “быстрыми голубыми оптическими переходными процессами”. Это одна из характеристик, которые отличают их от обычных сверхновых.

По мере того как взрывная волна от взрыва сталкивается с материалом вокруг звезды, когда он распространяется наружу, он производит радиоизлучение. Эта очень яркая эмиссия была важной подсказкой, которая доказала, что взрыв был приведен в действие двигателем.

По словам Хо, саван из плотного материала «означает, что звезда-прародитель отличается от звезд, ведущих к гамма-всплескам». Астрономы сказали, что в Корове и в CSS161010 плотный материал содержал водород, чего никогда не было в гамма-всплесках.

Используя Обсерваторию WM Keck, астрономы обнаружили, что и CSS 161010, и ZTF18abvkwla, как и Корова, находятся в маленьких, карликовых галактиках. Коппеджаны сказали, что свойства карликовой галактики “могут позволить некоторые очень редкие эволюционные пути звезд”, которые приводят к этим характерным взрывам.

Хотя общим элементом FBOT является то, что все три имеют «центральный двигатель», астрономы предупреждают, что этот двигатель также может быть результатом того, что звезды разрушаются черными дырами, хотя они считают взрывы типа сверхновой более вероятным кандидатом. ,

«Наблюдения за большим количеством FBOT и их средой ответят на этот вопрос», – сказал Маргутти.

Для этого ученые говорят, что им нужно будет использовать телескопы, охватывающие широкий диапазон длин волн, как это было сделано с первыми тремя объектами. «Несмотря на то, что FBOT оказались более редкими и трудными для поиска, чем некоторые из нас надеялись, в радиодиапазоне они также намного более ярки, чем мы предполагали, что позволяет нам предоставлять достаточно полные данные даже о событиях, которые находятся далеко». сказал Дэниэл Перли из Ливерпульского университета Джона Мура.

Национальная радиоастрономическая обсерватория является учреждением Национального научного фонда, работающим по соглашению о сотрудничестве с Associated Universities, Inc. Исследование CSS161010 было частично поддержано Фондом Хайзинга-Саймонса, НАСА и Национальным научным фондом.


Источник истории:

Материалы предоставлены Национальной радиоастрономической обсерваторией . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Связанные мультимедиа :


Ссылки на журналы :

  1. DL Coppejans, R. Margutti, G. Terreran, AJ Nayana, ER Coughlin, T. Laskar, KD Alexander, M. Bietenholz, D. Caprioli, P. Chandra, MR Drout, D. Frederiks, C. Frohmaier, K. H. Херли, Ч.С. Кочанек, М. Маклеод, А. Мейснер, П.Е. Ньюджент, А. Ридная, Д.Дж. Санд, Д. Свинкин, К. Уорд, С. Ян, А. Балдески, И. В. Чилингарян, Ю. Донг, С. Эскивия, В. Фонг, К. Гуидорзи, П. Лундквист, Д. Милисавлевич, К. Патерсон, Д. Е. Рейхарт, Б. Шаппи, М. С. Стро, С. Валенти, Б. А. Заудерер, Б. Чжан. Мягкий релятивистский отток из энергичного, быстрорастущего синего оптического переходного процесса CSS161010 в карликовой галактике . The Astrophysical Journal Letters , 2020; 895 (1): L23 DOI: 10,3847 / 2041-8213 / ab8cc7
  2. Анна Й. К. Хо, Даниэль А. Перли, С. Р. Кулькарни, Диллон З. Д. Донг, Кишалай Де, Пунам Чандра, Игорь Андреони, Эрик С. Беллм, Кевин Б. Бердж, Майкл Кафлин, Ричард Декани, Майкл Фини, Дмитрий Д. Фредерикс, Кристоффер Фремлинг, В. Зак Гольхоу, Мэтью Дж. Грэм, Дэвид Хейл, Джордж Хелу, Ассаф Хореш, Манси М. Касливал, Расс Р. Лахер, Фрэнк Дж. Маши, А. А. Миллер, Майкл Портер, Анна Ридная, Бен Рушольм, Дэвид Л. .Шупе, Мааянэ Т. Суманьяк, Дмитрий Сергеевич Свинкин. Коала: быстрый синий оптический переходный процесс со световым радиоизлучением из галактики звездных вспышек при z = 0,27 . Астрофизический Журнал , 2020; 895 (1): 49 DOI: 10,3847 / 1538-4357 / ab8bcf