Det plettede miljø af en sjælden kosmisk eksplosion afsløret

Forskere fra National Center for Radio Astrophysics ved Tata Institute of Fundamental Research (NCRA-TIFR) Pune brugte det opgraderede Giant Metrewave Radio Telescope (uGMRT) til at fastslå, at AT 2018 ko, den første af en nyopdaget klasse af kosmiske eksplosioner, har et ekstremt spredt miljø. Kilder som AT 2018cow frigiver en enorm mængde energi, ikke desto mindre falmer ekstremt hurtigt. Dette sammen med deres ekstremt blå farve har ført til, at de er blevet kaldt FBOTs for Fast Blue Optical Transient. Dette er det første observationsbevis på inhomogen emission fra en FBOT. Oprindelsen af ​​FBOT'er er stadig under debat, men foreslåede modeller inkluderer eksplosion af en massiv stjerne, kollision af en tiltagende neutronstjerne og en stjerne, sammenlægning af to hvide dværge, etc.

FBOT'erne er svære at finde, da de dukker op og forsvinder meget hurtigt på himlen. Imidlertid, flere af dem er blevet opdaget i de sidste par år via den nylige fremkomst af undersøgelser, der scanner himlen næsten dagligt. FBOT'er, der også udsender i radioen, er dobbelt sjældne, men er særligt interessante, fordi radioobservationer hjælper en med at bestemme egenskaberne af miljøerne for disse eksplosioner og deres forfædre.

FBOT AT2018koen blev opdaget den 16. juni 2018. I en afstand af omkring 215 millioner lysår, koen viste lysstyrker meget større end normale supernovaer. Prof. Poonam Chandra (NCRA-TIFR) og Dr. A. J. Nayana (en tidligere ph.d.-studerende af Prof. Poonam Chandra) udførte radioobservationer af AT 2018ko med uGMRT for at bestemme egenskaberne for dets udvidede miljø og emissionsområde. "Vores undersøgelse har haft enorm gavn af uGMRT'ens unikke lavfrekvente egenskaber. UGMRT-observationerne af "koen" spillede en unik rolle i at finde den uensartede tæthed omkring denne eksplosion", siger Nayana. Hun tilføjede, "Vores arbejde giver det første observationelle bevis på inhomogen emission fra en FBOT. Massen af ​​materialet omkring denne eksplosion falder drastisk omkring 0,1 lysår fra transienten. Dette indikerer, at stamstjernen til AT2018koen kastede masse meget hurtigere mod sin slutning. af livet."

AT 2018cow er også usædvanlig, idet den har været observerbar i radioen i meget lang tid. Jo længere man kan observere emissionen efter eksplosionen, jo længere afstand har materialet, der blev kastet ud under eksplosionen, tilbagelagt. Dette giver mulighed for at studere kildens miljø i stor skala. Dr. A. J. Nayana og prof. Poonam Chandra har observeret koen i ~ 2 år med uGMRT for at forstå dens egenskaber. "Dette er den første FBOT, der er set i så lang tid ved lave radiofrekvenser, og uGMRT-dataene gav afgørende information om miljøet for denne transient." sagde Nayana. Poonam Chandra forklarer, "Dette er skønheden ved lavfrekvente radioobservationer. Man kommer til at spore fodsporene fra stamfadersystemet meget før det eksploderede. Det er interessant, at materialet fra eksplosionen bevæger sig med en hastighed, der er større end 20% lyshastighed, selv efter ~ 257 dage efter eksplosion, uden nogen deceleration".

Mens oprindelsen af ​​FBOTs stadig er under debat, detaljerede radioobservationer kan give hints om forskellige fysiske parametre for disse begivenheder, såsom hastigheden af ​​det materiale, der kom ud af denne eksplosion, magnetfeltstyrken, den hastighed, hvormed progenitorsystemet afgiver sin masse før eksplosionen, osv. UGMRT-observationerne af "koen" tyder på, at stamfaderen brød sit materiale ~100 gange hurtigere i løbet af årene tæt på dens end-of-life sammenlignet med ~23 år før eksplosionen. Også, AT2018ko viste inhomogeniteter i det radioemitterende område, hvorimod de to andre radiolyse FBOT'er ikke viste disse egenskaber, gør "koen" unik i gruppen. "Observationer af flere FBOT'er med uGMRT vil give information om deres miljøer og stamfædre for at udvikle et omfattende billede af egenskaberne af disse spændende transienter." siger Nayana.

GMRT er en række af tredive 45-m antenner spredt over 25 kvadratkilometer område i landsbyen Khodad, Narayangaon, Indien, bygget og drevet af NCRA-TIFR, Pune. I øjeblikket er det et af de mest følsomme lavfrekvente radioteleskoper i verden.

Avisen blev offentliggjort den 30. april, 2021 udgave af The Astrophysical Journal Letters .