Zespół astronomów odkrył tajemnicze krótkotrwałe zjawisko astronomiczne, lub transjent, który jest tak jasny jak supernowa, ale rozwija się znacznie szybciej, donosi badanie w The Astrophysical Journal Letters opublikowane 12 lipca.
Wszechświat jest pełen energetycznych zjawisk przejściowych, wydarzeń astronomicznych, które występują w krótkim czasie. Na przykład większość masywnych gwiazd kończy swoje życie spektakularną eksplozją, znaną jako supernowa, która jest głównym typem zjawisk przejściowych. Aby zrozumieć pochodzenie tych przejściowych zjawisk, w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat przeprowadzono różne badania w dziedzinie czasu. W miarę odkrywania coraz większej ilości transjentów, w ostatnich latach badacze zaczęli zauważać nowe typy transjentów.
Aby poznać naturę różnych zjawisk przejściowych, międzynarodowy projekt badań przejściowych o nazwie „MUltiband Subaru Survey for Early-phase Supernovae” (MUSSES), kierowany przez Ji-an Jiang, byłego pracownika naukowego Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU) (obecnie postdoctoral fellow w National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ)), próbują uchwycić różne szybko ewoluujące supernowe w ciągu jednego dnia od ich pojawienia się, używając najpotężniejszego urządzenia pomiarowego na świecie, Hyper Suprime-Cam (HSC) zamontowanego na 8. 2-m teleskopie Subaru.
Przeprowadzając kolejne obserwacje Subaru/HSC w grudniu 2020 roku, odkryto 20 szybko ewoluujących transjentów, a jeden z nich, MUSSES2020J (AT 2020afay), przykuł uwagę Jiang.
„MUSSES2020J została odkryta z bardzo niską jasnością 11 grudnia w 2020 roku, a jej jasność wykazała znaczne rozjaśnienie podczas naszych obserwacji. Co bardziej zaskakujące, szybka ewolucja krzywej blasku i bardzo wysoki redshift transientu potwierdzony przez obserwacje follow-up wskazują, że jasność MUSSES2020J była około 50 razy większa, podczas gdy faza wznoszenia była znacznie krótsza niż w przypadku normalnych supernowych, które rzeczywiście wykazują duże podobieństwo do niedawno odkrytego osobliwego transientu, AT 2018cow. Proponujemy nazwanie tych ekstremalnych transjentów jako Fast Blue Ultraluminous Transient (FBUT). Do tej pory odkryto ich zaledwie garstkę, a my nigdy nie widzieliśmy żadnego wkrótce po jego wystąpieniu ze względu na ich niezwykle szybką ewolucję. Dzięki trybowi przeglądowemu high-cadence oraz doskonałej wydajności Subaru/HSC, byliśmy w stanie po raz pierwszy doskonale uchwycić to niesamowite zjawisko. Wczesne wielopasmowe dane krzywej świetlnej przynoszą pewne unikalne informacje, które pozwalają zrozumieć pochodzenie tych niesamowitych transjentów – powiedział pierwszy autor Jiang.
Dane te wywołały intensywną dyskusję na temat pochodzenia MUSSES2020J i kilku innych FBUT, prowadzoną przez różnych badaczy w zespole, w tym studenta Uniwersytetu Kioto Kohki Uno, profesora Keiichi Maeda, asystenta NAOJ Takashi Moriya i starszego naukowca Ken’ichi Nomoto.
Badania teoretyczne wciąż trwają, ale zespół jak dotąd zawęził możliwości do kilku scenariuszy, z których większość zakłada aktywny zwarty obiekt — albo czarną dziurę, albo silnie namagnesowaną gwiazdę neutronową — do zasilania tych niezwykle jasnych obiektów.
„Nie ma prawie żadnych wątpliwości, że aktywny obiekt zwarty jest zaangażowany i jest to główny powód, dla którego te transjenty są tak różne od normalnych supernowych. Pozostałe możliwości to zdarzenie, w którym gwiazda jest zaburzona przez masywną czarną dziurę, lub masywny upadek gwiazdy, który różni się od zwykłych supernowych w tym sensie, że prawdopodobnie pozostawił wysoce aktywny obiekt zwarty, taki jak akrecyjna czarna dziura. Dane dotyczące bardzo wczesnej fazy, dostarczone po raz pierwszy dla klasy FBUT, wskazują na istnienie subrelatywistycznego wypływu, różniącego się od większości wolniejszych wyrzutów, i to musi być klucz do rozwiązania problemu. Obecnie sprawdzamy szczegóły każdego modelu, aby solidnie zidentyfikować pochodzenie MUSSES2020J, z silnym ograniczeniem dostarczonym przez tę nową obserwację” – powiedział Maeda.
„MUSSES2020J pokazuje podobną krzywą światła jak AT 2018cow. Krzywa blasku AT 2018cow jest dobrze odwzorowana przez model interakcji pomiędzy materią okołogwiazdową a wyrzutem pulsacyjnej supernowej o niestabilnej parze (PPISN). PPISN to wybuch bardzo masywnej gwiazdy, która zapadłaby się tworząc czarną dziurę i wyrzucając zewnętrzną warstwę w formie dżetu. Dlatego możliwe jest, że podobny model PPISN z inną ilością materii okołogwiazdowej może również wyjaśnić krzywą światła MUSSES2020J – powiedział Nomoto.
Zespół Jiang będzie nadal szukał odpowiedzi na temat pochodzenia tego nowo potwierdzonego typu przejściowego, prowadząc badania przejściowe za pomocą teleskopów na całym świecie.
