Afasta-te, AT2018COW. Há um novo transiente astronômico no universo, e é mais rápido, mais pesado e mais brilhante em comprimentos de onda de rádio do que seus predecessores misteriosos.

Depois que os astrônomos avistaram visualmente uma explosão brilhante em uma pequena galáxia a 500 milhões de anos-luz da Terra em 2016, uma equipe liderada pela Northwestern University determinou que a anomalia é o terceiro transiente óptico azul rápido (FBOT) já capturado em comprimentos de onda de rádio e raio-X.

Uma família altamente luminosa de explosões cósmicas, Os FBOTs têm um histórico de surpreender astrônomos com sua rapidez, enérgico, explosões poderosas de energia. Como o nome indica, os transientes desaparecem quase tão rapidamente quanto aparecem. Talvez o FBOT mais famoso seja AT2018COW ("A Vaca") - um evento raro que parecia ser o nascimento de um buraco negro ou uma estrela de nêutrons. Mas o FBOT recém-identificado, chamado CRTS-CSS161010 J045834-081803 ou CSS161010 para breve, ofuscou enormemente a vaca com a velocidade e o peso de seus fluxos de material.

CSS161010, na verdade, produziu alguns dos fluxos de saída mais rápidos da natureza, lançando gás e partículas a mais de 55% da velocidade da luz. Seus fluxos de saída rápidos estonteantes também são os mais documentados para sua classe.

"Isso foi inesperado, "disse Deanne Coppejans da Northwestern, quem é o primeiro autor do estudo. "Sabemos de explosões energéticas que podem ejetar material quase à velocidade da luz, especificamente rajadas de raios gama, mas eles lançam apenas uma pequena quantidade de massa - cerca de 1 milionésimo da massa do sol. CSS161010 lançou 1 a 10 por cento da massa do Sol em mais da metade da velocidade da luz - evidência de que esta é uma nova classe de transiente. "

"Achamos que sabíamos o que produzia os fluxos de saída mais rápidos na natureza, "disse Raffaella Margutti da Northwestern, um autor sênior do estudo. "Achamos que havia apenas duas maneiras de produzi-los - colapsando uma estrela massiva com uma explosão de raios gama ou duas estrelas de nêutrons se fundindo. Achávamos que era isso. Com este estudo, estamos introduzindo uma terceira forma de lançar esses fluxos de saída. Há uma nova besta lá fora, e é capaz de produzir o mesmo fenômeno energético. "

A pesquisa foi publicada hoje (26 de maio) no The Astrophysical Journal Letters .

Margutti é professora assistente de física e astronomia no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern e membro do CIERA (Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica). Coppejans é pós-doutorando associado no CIERA e parte do grupo de pesquisa de transitórios de Margutti.

'Supernovas estranhas'

FBOTs (pronuncia-se F-bot) são um tipo de explosão cósmica inicialmente detectada no comprimento de onda óptico. Tão quente que eles brilham em azul, Os FBOTs atingem o brilho máximo em questão de dias e então desaparecem rapidamente - muito mais rápido do que as supernovas padrão sobem e decaem. Embora os astrônomos tenham reconhecido os FBOTs como sua própria classe em 2014, eles presumem que essas anomalias curiosas têm se espalhado pelo nosso céu noturno por muito mais tempo.

"Eles provavelmente estão dentro de nossos arquivos há muito tempo, mas não os reconhecemos como algo diferente, "Disse Margutti." Vimos falhas em outras galáxias que não pudemos explicar. Mas não conseguimos obter informações fora do comprimento de onda óptico, portanto, não poderíamos examiná-los mais a fundo. Nós apenas os chamaríamos de 'supernovas estranhas'. "

A equipe de Margutti combina vários observatórios para reunir mais informações sobre essas explosões misteriosas. Em 2016, pesquisadores do Catalina Real-time Transient Survey e do All Sky Automated Supernova Survey (ASAS-SN) localizaram independentemente o CSS161010 com comprimentos de onda óticos. Uma equipe ASAS-SN então abordou Margutti e Coppejans para dar uma olhada mais de perto, usando sua experiência em raios-X e ondas de rádio.

Como a Northwestern tem acesso remoto ao Observatório Keck, que tem os maiores telescópios ópticos e infravermelhos dos EUA, eles foram capazes de observar o fenômeno diretamente. (A Northwestern é uma das apenas quatro instituições nos EUA a ter esse acesso.)

"Os comprimentos de onda ópticos podem nos dizer sobre as partículas que se movem lentamente em uma explosão. Mas 'movendo-se lentamente' ainda é 10, 000 quilômetros por segundo, "Margutti disse." Se você quiser ver as partículas mais rápidas, então você tem que usar raios X e ondas de rádio. Em seguida, você pode colocá-los todos juntos para ver uma imagem mais completa. "

Embora os astrofísicos concluam que CSS161010 é definitivamente um FBOT, eles podem nunca saber que é verdade, natureza subjacente. Ele simplesmente explodiu e depois desvaneceu muito rapidamente. Ainda, eles têm um palpite.

"Achamos que é um tipo muito raro de explosão estelar, "Coppejans disse." Embora seja menos provável, CSS161010 poderia ser uma estrela sendo comida por um buraco negro de tamanho médio. "

"O Cow e o CSS161010 eram muito diferentes na rapidez com que conseguiam acelerar esses fluxos de saída, "Margutti disse." Mas eles compartilham uma coisa - a presença de um buraco negro ou estrela de nêutrons dentro. Esse é o ingrediente principal. "

Casa estranha do CSS161010

Antes que os astrônomos avistassem o CSS161010, eles não tinham notado a minúscula galáxia em que residia. O FBOT incrivelmente brilhante chamou a atenção para uma galáxia anã perto da constelação de Eridanus, que tem a forma de um rio no hemisfério celeste meridional. A galáxia hospedeira contém cerca de 10 milhões de estrelas, enquanto a Via Láctea compreende bilhões. Com acesso remoto aos telescópios Keck no Havaí, os pesquisadores do noroeste foram capazes de vislumbrar a minúscula galáxia, que parecia nada mais do que uma pequena mancha.

Até aqui, astrônomos encontraram apenas FBOTs brilhantes como CSS161010 e a vaca nessas minúsculas galáxias, o que dá uma pista sobre sua natureza. Embora Margutti e Coppejans ainda não tenham explorado totalmente essas pistas, eles especulam que pequenas galáxias podem ter mais probabilidade de abrigar transientes porque essas galáxias contêm níveis tão baixos de metais. (Os astrônomos usam a palavra "metais" para incluir todos os materiais, exceto hidrogênio e hélio.)

A quantidade de metais afeta a quantidade de massa que as estrelas perdem ao longo de suas vidas na forma de vento estelar. Uma estrela sem metais pode potencialmente reter mais de sua massa, produzindo uma explosão maior no final de sua vida.

Giacomo Terreran, um associado de pós-doutorado na CIERA, fez as observações do Keck para investigar a galáxia e ajudar a entender o FBOT dentro dela.

"Cada vez que uma estrela morre ou estrelas de nêutrons se fundem, eles devolvem metais ao meio ambiente, "Terreran disse." Galáxias minúsculas têm uma pequena quantidade de metais porque não morreram muitas estrelas lá. Isso tem um impacto em como outras estrelas vivem suas vidas. Acreditamos que não é por acaso que só encontramos esses transientes muito raros nessas minúsculas galáxias. "

Para este trabalho, uma equipe internacional de astrofísicos usou o espectrômetro de imagem de baixa resolução do Observatório Keck e o espectrógrafo de imagens profundas e multi-objetos, o telescópio de espelho múltiplo, o Observatório de Raios-X Chandra, o Karl J. Jansky Very Large Array e o Giant Metrewave Radio Telescope.