Dziwna eksplozja w nieoczekiwanym miejscu

Wykrywanie niezwykle jasnych eksplozji świetlnych pomiędzy galaktykami

Bezchmurna, gwiaździsta noc jest zwodniczo cicha dla podwórkowych obserwatorów nieba. W rzeczywistości niebo płonie od obiektów, które eksplodują w nocy, niczym strzelające aparaty fotografów. Większość tych błysków to eksplozje lub zderzenia gwiazd. Są tak słabe, że mogą je uchwycić jedynie nieskończone oczy teleskopów, które stale monitorują nocne niebo pod kątem takich stanów przejściowych.

Do najrzadszych takich przypadkowych zdarzeń kosmicznych należy mała klasa zwana Luminous Fast Blue Optical Transients (LFBOT). Świecą intensywnie w niebieskim świetle i szybko ewoluują, osiągając maksymalną jasność i ponownie blaknąc w ciągu kilku dni, w przeciwieństwie do supernowych, których przyciemnienie zajmuje tygodnie lub miesiące.

Pierwszego LFBOT-a odnaleziono w 2018 r. Obecnie łapie się go raz w roku, dlatego znanych jest tylko kilka. Istnieje kilka teorii wyjaśniających przyczyny potężnych eksplozji. Ale Hubble przybył i uczynił to zjawisko jeszcze bardziej tajemniczym.

Jeden LFBOT pojawił się w 2023 roku w miejscu, którego nikt się nie spodziewał, daleko pomiędzy dwiema galaktykami. Tylko Hubble może precyzyjnie wskazać jego zaskakującą lokalizację. Jeśli bardzo silny posmak supernowej powoduje LFBOT, powinny one eksplodować w ramionach spiralnych galaktyk, w których mają miejsce narodziny gwiazd. Masywne nowonarodzone gwiazdy nie żyją za supernowymi wystarczająco długo, aby wędrować poza swoje miejsca gniazdowania w galaktyce.

Astronomowie zgadzają się, że należy odkryć więcej LFBOTów, aby teoretycy mogli lepiej opisać skupiska tych nieuchwytnych, przejściowych zdarzeń.

Zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a przedstawiające szybko świecący niebieski optyczny stan przejściowy (LFBOT) zidentyfikowany jako AT2023fhn, oznaczony wskaźnikami. Świeci intensywnie w niebieskim świetle i szybko ewoluuje, osiągając szczytową jasność i ponownie gaśnie w ciągu kilku dni, w przeciwieństwie do supernowych, których przyciemnienie zajmuje tygodnie lub miesiące. Od 2018 r. odkryto tylko kilka poprzednich LFBOTów. Niespodzianką jest to, że najnowszy tranzyt, zaobserwowany w 2023 r., znajduje się w znacznym przesunięciu zarówno od galaktyki spiralnej z poprzeczką po prawej, jak i galaktyki karłowatej po lewej u góry. Tylko Hubble może określić jego położenie. Wyniki wprawiają astronomów w jeszcze większe zakłopotanie, ponieważ wszystkie poprzednie LFBOTy odkryto w obszarach gwiazdotwórczych w ramionach spiralnych galaktyk. Nie jest jasne, jakie wydarzenie astronomiczne może wywołać taką pozagalaktyczną eksplozję. Zdjęcie: NASA, ESA, STScI, Ashley Chrimes (ESA-ESTEC/Uniwersytet Radboud)

Kosmiczny Teleskop Hubble’a, należący do NASA, odkrył dziwną eksplozję w nieoczekiwanym miejscu

Bardzo rzadki i dziwny wybuch niezwykle jasnego światła we wszechświecie stał się jeszcze dziwniejszy – dzięki Sokolemu Oku NASA’S Kosmiczny teleskop Hubble.

Zjawisko zwane Luminous Fast Blue Optical Transient (LFBOT) pojawiło się na scenie, gdzie nie spodziewano się go znaleźć, daleko od jakiejkolwiek galaktyki macierzystej. Tylko Hubble może określić jego lokalizację. Wyniki wprawiają astronomów w jeszcze większe zakłopotanie. Po pierwsze, nie wiedzą, czym są LFBOT-y. Wyniki Hubble’a sugerują, że wiedzą mniej, wykluczając niektóre potencjalne teorie.

LFBOT to jedne z najjaśniejszych znanych zjawisk w świetle widzialnym we wszechświecie, eksplodujące równie nieoczekiwanie jak światła kamer. Znaleziono tylko garstkę Od pierwszego odkrycia w 2018 r – Wydarzenie oddalone o około 200 milionów lat świetlnych, zwane „Krową”. Obecnie prezentacje LFBOT-ów odbywają się raz w roku.

Najnowsze wyniki i obserwacje

Po pierwszym odkryciu najnowszy LFBOT był obserwowany przez wiele teleskopów w całym spektrum elektromagnetycznym, od promieni rentgenowskich po fale radiowe. Tymczasowe wydarzenie oznaczone AT2023fhn i nazwane „The Finch” zaprezentowało wszystkie cechy charakterystyczne LFBOT. Świeciła intensywnie w niebieskim świetle i szybko ewoluowała, osiągając szczytową jasność i ponownie blaknąc w ciągu kilku dni, w przeciwieństwie do supernowych, których przyciemnienie zajmuje tygodnie lub miesiące.

Jednak w przeciwieństwie do innych LFBOTów widzianych wcześniej, Hubble odkrył, że Finch znajduje się pomiędzy dwiema sąsiadującymi galaktykami – około 50 000 lat świetlnych od pobliskiej galaktyki spiralnej i około 15 000 lat świetlnych od mniejszej galaktyki.

Zdjęcie zatytułowane „AT2023fhn HST WFC3/UVIS” z kluczem kolorów, paskiem skali i strzałkami kompasu przedstawia trzy galaktyki na aksamitnym czarnym tle przestrzeni kosmicznej. Największą jest niebiesko-biała galaktyka spiralna pośrodku zdjęcia. Dwie małe galaktyki to białe plamy po lewej stronie. W górnej części zdjęcia widać dziwną białą plamę z czerwonymi wskaźnikami, która jest jasną poświatą pochodzącą od nieznanego obiektu, który eksplodował, ale nie jest powiązany z żadną galaktyką. Zdjęcie: NASA, ESA, STScI, Ashley Chrimes (ESA-ESTEC/Uniwersytet Radboud)

„Obserwacje Hubble’a były naprawdę kluczowe. Uświadomiły nam, że jest to niezwykłe w porównaniu z innymi podobnymi obiektami, ponieważ bez danych z Hubble’a byśmy tego nie wiedzieli” – powiedziała Ashley Krems, główna autorka artykułu Hubble’a, która opublikowała odkrycie w nadchodzącym numerze czasopisma Hubble. . Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego (MNRAS). Jest także Europejska Agencja Kosmiczna Pracownik naukowy, poprzednio na Uniwersytecie Radboud w Nijmegen, Holandia.

Chociaż przypuszcza się, że te masywne eksplozje są rzadkim typem supernowej zwanej supernową zapadniętą, gigantyczne gwiazdy, które przechodzą w supernową, żyją krótko według gwiazdowych standardów. Dlatego masywne gwiazdy progenitorowe nie mają wystarczająco dużo czasu, aby podróżować daleko od swojego miejsca urodzenia – grupy nowonarodzonych gwiazd – przed eksplozją. Wszystkie poprzednie LFBOTy odkryto w ramionach spiralnych galaktyk, w których mają miejsce narodziny gwiazd, ale Fincha nie ma w żadnej galaktyce.

„Im więcej dowiadujemy się o LFBOTach, tym bardziej nas zaskakują” – mówi Krems. „Pokazaliśmy teraz, że LFBOT mogą pojawiać się w dużych odległościach od centrum najbliższej galaktyki, a lokalizacja Fincha nie jest taka, jakiej byśmy się spodziewali w przypadku jakiegokolwiek rodzaju supernowej”.

Wstępne alerty i dodatkowe potwierdzenia

Obiekt Zwicky Transient Facility — naziemna ultraszerokokątna kamera skanująca całe północne niebo co dwa dni — po raz pierwszy powiadomiła astronomów o Finchu 10 kwietnia 2023 r. Po jego dostrzeżeniu badacze uruchomili wcześniej zaplanowany program dla Fincha . Notes byli czujni, gotowi szybko zwrócić uwagę na potencjalnych kandydatów na LFBOT, którzy mogli się pojawić.

Pomiary spektroskopowe wykonane za pomocą teleskopu Gemini South w Chile wykazały, że szczygieł ma palącą temperaturę 36 000 stopni. F. Bliźnięta pomogły także w określeniu odległości gwiazdy od Ziemi, co umożliwiło obliczenie jej jasności. W połączeniu z danymi z innych obserwatoriów, w tym należącego do NASA Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i radioteleskopów Very Large Array należących do National Science Foundation, wyniki te potwierdziły, że eksplozja rzeczywiście była LFBOTem.

Możliwe wyjaśnienia i przyszłe badania

Jedna z teorii sugeruje, że LFBOT mogą powstać w wyniku pochłonięcia przez gwiazdy o średniej masie Czarna dziura (Od 100 do 1000 mas Słońca). NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa WebbaWysoka rozdzielczość i czułość w podczerwieni mogłyby ostatecznie zostać wykorzystane do odkrycia, że ​​Finch eksplodował wewnątrz gromady kulistej gwiazd w zewnętrznym halo jednej z dwóch pobliskich galaktyk. Gromada kulista jest najbardziej prawdopodobnym miejscem do znalezienia czarnej dziury o masie pośredniej.

Aby wyjaśnić niezwykłe położenie Fincha, badacze rozważają możliwość, że jest ono wynikiem zderzenia dwóch gwiazd neutronowych, podróżujących daleko poza ich galaktykę macierzystą i zmierzających ku sobie od miliardów lat. Takie zderzenia powodują powstanie kilonowej, eksplozji 1000 razy silniejszej niż standardowa supernowa. Istnieje jednak spekulacyjna teoria, że ​​gdyby jedna z gwiazd neutronowych była silnie namagnesowana – magnetar – mogłaby znacznie zwiększyć siłę eksplozji do 100 razy większej jasności niż zwykła supernowa.

„To odkrycie rodzi o wiele więcej pytań, niż daje odpowiedzi” – powiedział Krems. „Potrzebujemy więcej pracy, aby dowiedzieć się, które z kilku możliwych wyjaśnień jest poprawne”.

Ponieważ astronomiczne stany przejściowe mogą pojawić się w dowolnym miejscu i czasie i są stosunkowo przejściowe z astronomicznego punktu widzenia, badacze polegają na badaniach na dużą skalę, które mogą w sposób ciągły monitorować duże obszary nieba w celu ich wykrycia i zaalarmowania innych obserwatoriów, takich jak Hubble, o konieczności podjęcia dalszych działań. Notatki.

Naukowcy twierdzą, że aby lepiej zrozumieć to zjawisko, potrzebna jest większa próbka. Nadchodzące teleskopy do badania całego nieba, takie jak Obserwatorium Ziemi Vera C. Rubin, mogą być w stanie wykryć jeszcze więcej, w zależności od podstaw astrofizyki.

Odniesienie: „AT2023fhn (The Sparrow): szybki, jasnoniebieski optyczny stan przejściowy w dużym przesunięciu od swojej galaktyki macierzystej”: AA Chrimes, PG Jonker, AJ Levan, DL Coppejans, N. Gaspari, BP Gompertz, PJ Groot, DB Malesani , A. Mummery, E.R. Stanway i K. Wiersema, przyjęty, Miesięczne powiadomienia Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.
arXiv:2307.01771v2

Kosmiczny Teleskop Hubble’a to projekt międzynarodowej współpracy NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej. Teleskop obsługuje Centrum Lotów Kosmicznych im. Goddarda w Greenbelt w stanie Maryland. Instytut Naukowy Teleskopów Kosmicznych (STScI) w Baltimore w stanie Maryland prowadzi operacje naukowe na Hubble’u i Webbie. STScI jest obsługiwany dla NASA przez Stowarzyszenie Uniwersytetów Badań nad Astronomią w Waszyngtonie

Międzynarodowy zespół astronomów biorący udział w tym badaniu składa się z AA Chrimesa (Uniwersytet Radboud, Holandia), PG Jonker (Uniwersytet Radboud i Holenderski Instytut Badań Kosmicznych, Holandia), AJ Levan (Uniwersytet Radboud, Holandia); Uniwersytetu w WarwickWielka Brytania), D. L. Coppejans (Uniwersytet Warwick, Wielka Brytania), N. Gaspari (Uniwersytet Radboud, Holandia), B. P. Gompertz (Uniwersytet w Birmingham, Wielka Brytania), P. J. Groot (Uniwersytet Radboud, Holandia; Uniwersytet w Kapsztadzie i Południowoafrykańskie Obserwatorium Astronomiczne, Republika Południowej Afryki), D. B. Malesani (Uniwersytet Radboud, Holandia; Cosmic Dawn Center (DAWN) i Uniwersytet w Kopenhadze, Dania), A . Mummery (Oxford Astrophysics, Wielka Brytania), R. Stanway (Uniwersytet Warwick, Wielka Brytania) i K. Wiersema (Uniwersytet Hertfordshire, Wielka Brytania).