Usædvanlig supernova åbner et sjældent vindue på en stjernes kollaps

En usædvanlig supernova studeret af flere teleskoper, herunder SOAR-teleskopet og andre teleskoper ved National Science Foundations (NSF) Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) og NSF's Kitt Peak National Observatory (KPNO), menes at varsle fødslen af ​​et nyt sort hul eller neutronstjerne, fanget på det nøjagtige tidspunkt for dens oprettelse. Observationer foretaget med faciliteter lige fra røntgenstråler til optiske og radiobølgelængder blev brugt til at forstå denne bemærkelsesværdige begivenhed. Disse multi-messenger-observationer giver astronomer et sjældent indblik i den fysik, der er på spil under skabelsen af ​​et sort hul eller neutronstjerne.

En mystisk lys glød

Den 16. juni 2018 advarede et himmelundersøgelsesteleskop i Hawai'i det astronomiske samfund om den pludselige optræden af ​​et nyt objekt på himlen. Det lignede en supernova, bortset fra at det lysnede, og så falmet, hurtigere end en typisk supernova, og var i sig selv lysere på sit højeste. En supernova (fra nova betyder "ny" stjerne) er en pludselig eksplosion af en massiv stjerne, som har nået slutningen af ​​sin levetid, fører til dannelsen af ​​et sort hul eller neutronstjerne. Det forbigående objekt, tildelt betegnelsen AT2018ko, fik straks tilnavnet "koen" baseret på de sidste 3 bogstaver i dens navn. "The Cow" er placeret i en relativt nærliggende galakse - kun 200 millioner lysår væk fra vores egen Mælkevejsgalakse i retning af stjernebilledet Hercules.

Det kræver et hold

Umiddelbart efter at have modtaget advarslen, et internationalt forskerhold ledet af Raffaella Margutti (Northwestern University) gik i gang og begyndte at observere den usædvanlige kilde på tværs af det elektromagnetiske spektrum - ved røntgen, optisk, infrarøde og radiobølgelængder. Teleskoper over hele verden bidrog til indsatsen ved at bruge spektroskopi til at afkode kildens art. Blandt de teleskoper, der bidrog, var Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR) i Chile, hvis instrumenter opnåede spektre af koen. Med spektre, som spreder lyset i form af en regnbue, astronomer kunne hurtigt bekræfte, at stof udvidede sig fra objektet med op til 10 % af lysets hastighed.

Régis Cartier, hvem gjorde SOAR-observationerne, sagde, "Næsten lige fra starten indså jeg, at denne forbigående var speciel. Den var hurtig, blåt og lyst, forskellig fra enhver supernova set før. Jeg droppede alt det andet, jeg arbejdede på for at fokusere på at forstå denne begivenhed." Ud over SOAR-teleskopet, andre teleskoper hos NSF's CTIO og KPNO afbildede objektet og bidrog til et bredere billede, efterhånden som koen forsvandt.

En næsten nøgen ko

Fordi den kollapsede stjerne var omgivet af en relativt lille mængde affald, holdet var i stand til at kigge gennem affaldet og få et glimt af objektets "centrale motor". 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.