Astronomen ontdekken een nieuwe klasse van kosmische explosies

[univers]

De opvatting van de kunstenaar illustreert de verschillen in verschijnselen die het gevolg zijn van een "gewone" supernova-explosie met kernineenstorting, een explosie die een gammastraaluitbarsting veroorzaakte, en een explosie die een Fast Blue Optical Transient veroorzaakte. Details in tekst.
Krediet: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

Astronomen hebben twee objecten gevonden die, toegevoegd aan een vreemd object dat in 2018 is ontdekt, een nieuwe klasse van kosmische explosies vormen. Het nieuwe type explosie heeft enkele kenmerken met supernova-explosies van massieve sterren en met de explosies die gammastraaluitbarstingen (GRB's) veroorzaken, maar heeft nog steeds onderscheidende verschillen van elk.

De sage begon in juni 2018 toen astronomen een kosmische explosie zagen met verrassende kenmerken en gedrag. Het object, genaamd AT2018cow ("The Cow"), trok wereldwijde aandacht van wetenschappers en werd uitgebreid bestudeerd. Hoewel het enkele kenmerken gemeen had met supernova-explosies, verschilde het in belangrijke aspecten, met name de ongebruikelijke initiële helderheid en hoe snel het binnen een paar dagen oplichtte en vervaagde.

Ondertussen vertoonden twee extra ontploffingen - een uit 2016 en een uit 2018 - ook ongebruikelijke kenmerken en werden geobserveerd en geanalyseerd. De twee nieuwe explosies heten CSS161010 (afkorting van CRTS CSS161010 J045834-081803), in een melkwegstelsel op ongeveer 500 miljoen lichtjaar van de aarde, en ZTF18abvkwla ("The Koala"), in een melkwegstelsel op ongeveer 3,4 miljard lichtjaar afstand. Beide werden ontdekt door geautomatiseerde hemelonderzoeken (Catalina Real-time Transient Survey, All-Sky Automated Survey for Supernovae en Zwicky Transient Facility) met behulp van telescopen met zichtbaar licht om grote delen van de hemel 's nachts te scannen.

Twee teams van astronomen volgden die ontdekkingen op door de objecten te observeren met Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) van de National Science Foundation. Beide teams gebruikten ook de Giant Metrewave Radiotelescoop in India en het team dat CSS161010 bestudeerde, gebruikte NASA's Chandra X-ray Observatory. Beide objecten brachten de waarnemers voor verrassingen.


Artist's conception illustreert de fenomenen die deel uitmaken van de nieuwe klasse van kosmische explosies, Fast Blue Optical Transients genaamd.
Krediet: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF

Anna Ho, van Caltech, hoofdauteur van de studie over ZTF18abvkwla, merkte onmiddellijk op dat de radio-emissie van het object even helder was als die van een gammastraaluitbarsting. 'Toen ik de gegevens verminderde, dacht ik dat ik een fout had gemaakt', zei ze.

Deanne Coppejans van de Northwestern University leidde het onderzoek naar CSS161010, waaruit bleek dat het object met een "onverwachte" hoeveelheid materiaal met meer dan de helft van de lichtsnelheid een "onverwachte" hoeveelheid materiaal in de interstellaire ruimte had gelanceerd. Haar Noordwestelijke co-auteur Raffaella Margutti zei: "Het kostte bijna twee jaar om erachter te komen waar we naar keken, alleen omdat het zo ongebruikelijk was."

In beide gevallen gaven de follow-upwaarnemingen aan dat de objecten kenmerken gemeen hadden met AT2018cow. De wetenschappers concludeerden dat deze gebeurtenissen, Fast Blue Optical Transients (FBOT's) genoemd, samen met AT2018cow een soort stellaire explosie vertegenwoordigen die aanzienlijk verschilt van andere. De wetenschappers rapporteerden hun bevindingen in artikelen in de Astrophysical Journal en de Astrophysical Journal Letters .

FBOT's beginnen waarschijnlijk, zeiden de astronomen, op dezelfde manier als bepaalde supernova- en gammastraaluitbarstingen - wanneer een ster die veel zwaarder is dan de zon, explodeert aan het einde van zijn "normale" door atoomfusie aangedreven leven. De verschillen komen naar voren in de nasleep van de eerste explosie.

In de "gewone" supernova van dit type, een supernova met ineenstorting genoemd, stuurt de explosie een sferische explosiegolf van materiaal de interstellaire ruimte in. Als zich daarnaast kort een roterende materiaalschijf vormt rond de neutronenster of het zwarte gat dat achterblijft na de explosie en smalle materiaalstralen met bijna de lichtsnelheid naar buiten duwt in tegengestelde richtingen, kunnen deze stralen smalle gammabundels produceren stralen, waardoor een gammastraaluitbarsting ontstaat.

De roterende schijf, een accretieschijf genoemd, en de stralen die deze produceert, worden door astronomen een 'motor' genoemd.

FBOT's, concludeerden de astronomen, hebben ook zo'n motor. In hun geval is het, in tegenstelling tot gammastraaluitbarstingen, gehuld in dik materiaal. Dat materiaal werd waarschijnlijk door de ster afgeworpen vlak voordat het explodeerde en is er misschien door een binaire metgezel uit getrokken.

Wanneer het dikke materiaal nabij de ster wordt geraakt door de explosiegolf, veroorzaakt dit het heldere zichtbare licht dat kort na de explosie barstte, waardoor deze objecten aanvankelijk zo ongewoon leken. Die heldere uitbarsting is ook de reden waarom astronomen deze ontploffingen 'snelle blauwe optische transiënten' noemen. Dit is een van de kenmerken die hen onderscheidde van gewone supernova's.

Terwijl de explosie van de explosie botst met het materiaal rond de ster terwijl het naar buiten reist, veroorzaakt het radiostraling. Deze zeer heldere emissie was de belangrijke aanwijzing die bewees dat de explosie werd aangedreven door een motor.

De lijkwade van dicht materiaal "betekent dat de stamvaderster anders is dan die welke tot gammaflitsen leiden", zei Ho. De astronomen zeiden dat in de Koe en in CSS161010 het dichte materiaal waterstof bevatte, iets dat nooit werd gezien in gammaflitsen.

Met behulp van het WM Keck-observatorium ontdekten de astronomen dat zowel CSS 161010 als ZTF18abvkwla, net als de koe, zich in kleine, dwergstelsels bevinden. Coppejans zei dat de eigenschappen van de dwergstelsels "een aantal zeer zeldzame evolutionaire paden van sterren mogelijk maken" die tot deze onderscheidende explosies leiden.

Hoewel een gemeenschappelijk element van de FBOT's is dat ze alle drie een 'centrale motor' hebben, waarschuwen de astronomen dat de motor ook het gevolg kan zijn van sterren die door zwarte gaten worden versnipperd, hoewel ze supernova-achtige explosies als de meest waarschijnlijke kandidaat beschouwen .

"Waarnemingen van meer FBOT's en hun omgeving zullen deze vraag beantwoorden", zei Margutti.

Om dat te doen, zeggen de wetenschappers dat ze telescopen moeten gebruiken die een breed scala aan golflengten bestrijken, zoals ze hebben gedaan met de eerste drie objecten. "Hoewel FBOT's zeldzamer en moeilijker te vinden zijn dan sommigen van ons hoopten, zijn ze in de radioband ook veel helderder dan we hadden geraden, waardoor we vrij uitgebreide gegevens konden verstrekken, zelfs over verre gebeurtenissen," zei Daniel Perley van de Liverpool John Moores University.

De National Radio Astronomy Observatory is een faciliteit van de National Science Foundation en wordt beheerd in samenwerking met Associated Universities, Inc. De studie van CSS161010 werd gedeeltelijk ondersteund door de Heising-Simons Foundation, NASA en de National Science Foundation.

Deel dit:https://public.nrao.edu/news/new-class- ... xplosions/