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天体物理学家捕获了新的一类瞬态物体

更新时间:2020-09-12 13:49点击:

  放开,AT2018COW。宇宙中有一个新的天文学瞬变,它在无线电波波长上比其神秘的前辈更快,更重,更明亮。

天体物理学家捕获了新的一类瞬态物体

  在2016年天文学家目睹在距地球5亿光年的微小星系中发现了一个明亮的爆发之后,由西北大学领导的团队确定该异常是有史以来第三个在无线电和X射线中捕获的快速蓝光瞬变(FBOT)波长。

  FBOT是一个非常发光的宇宙爆炸家族,以其快速,充满活力,强大的能量爆发而拥有令人惊讶的天文学家的往绩。顾名思义,瞬态消失的速度几乎与出现的速度一样快。也许最著名的FBOT是AT2018COW(“牛”),这是罕见的事件,似乎是黑洞或中子星的诞生。但是,新近确定的FBOT,简称CRTS-CSS161010 J04或CSS161010,以其巨大的速度和大量的物质流出大大掩盖了母牛。

  实际上,CSS161010产生了自然界中一些最快的流出物,以超过光速55%的速度释放出气体和微粒。它令人难以置信的快速外流也是同类产品中记录最重的。

  该研究的第一作者,西北大学的迪安·科佩詹斯说:“这是出乎意料的。”“我们知道高能爆炸可以几乎以光速射出物质,特别是伽马射线爆发,但它们只会发射少量的质量,大约是太阳质量的百万分之一。CSS161010发射的质量是太阳质量的1%到10%太阳以光速的一半以上—这证明这是一类新的瞬态。”

  这项研究的资深作者西北航空的拉法拉·马古蒂(Raffaella Margutti)说:“我们认为我们知道自然界中流出最快的是什么。”“我们认为只有两种产生它们的方法—通过将具有伽马射线爆发的大质量恒星坍塌或将两个中子星合并而产生的。我们认为就是这样。通过这项研究,我们正在介绍第三种方法来启动这些流出。是在那里出现的一种新的野兽,它能够产生相同的充满活力的现象。”

  Margutti是西北大学温伯格文理学院的物理学和天文学助理教授,并且是CIERA(天体物理学跨学科探索与研究中心)的成员。Coppejans是CIERA的博士后研究员,也是Margutti瞬态研究小组的成员。

  FBOT(发音为F-bot)是一种最初在光波长中检测到的宇宙爆炸。太热了,它们发出蓝光,FBOT在几天之内达到峰值亮度,然后迅速消失,这比标准超新星的上升和下降快得多。尽管天文学家在2014年将FBOT视为自己的班级,但他们认为这些奇怪的异常现象使我们的夜空漫长了很多。

  Margutti说:“这些文件可能已经存在我们的档案库很长时间了,但是我们并没有意识到它们有什么不同。”“我们看到了无法解释的其他星系中的毛刺。但是我们无法获得光波长以外的信息,因此我们无法进一步检查它们。我们将它们称为'怪异的超新星'。”

  玛格蒂(Margutti)的团队将多个天文台结合在一起,以收集更多有关这些神秘爆炸的见识。2016年,卡塔琳娜实时瞬态调查和全天候自动超新星调查(ASAS-SN)的研究人员独立地发现了光波长为CSS161010的斑点。然后,一个ASAS-SN小组利用他们在X射线和无线电波方面的专业知识与Margutti和Coppejans进行了密切接触。

  由于Northwestern可以远程访问拥有美国最大的光学和红外望远镜的凯克天文台,因此他们能够直接观察到这一现象。(西北航空是美国仅有的四家拥有这种访问权限的机构之一。)

  “光波长可以告诉我们粒子在爆炸中缓慢移动。但是'缓慢移动'仍然是每秒10,000公里,” Margutti说。“如果想看到更快的粒子,则必须使用X射线和无线电波。然后可以将它们放在一起以查看更完整的图像。”

  尽管天体物理学家断定CSS161010绝对是FBOT,但他们可能永远不知道其真正的内在本质。它只是突然爆发,然后消失得太快。仍然,他们有一个猜测。

  Coppejans说:“我们认为这是一种非常罕见的恒星爆炸。”“尽管可能性较小,但CSS161010可能是一颗被中等大小的黑洞吞噬的恒星。”

  Margutti说:“ Cow和CSS161010在加快这些流出速度上有很大的不同。”“但是他们确实共享一件事-内部存在黑洞或中子星。这是关键因素。”

  在天文学家发现CSS161010之前,他们还没有注意到它所在的微小星系。惊人的明亮的FBOT吸引了人们注意,在Eridanus星座附近的矮星系,其形状像南半球的一条河流。主星系包含约1000万颗恒星,而银河系包含数十亿颗恒星。通过远程访问夏威夷的凯克望远镜,西北研究人员得以瞥见微小的银河系,看上去只不过是一小块污迹。

  到目前为止,天文学家在这些微小的星系中仅发现了CSS161010和Cow等明亮的FBOT,这为它们的性质提供了线索。尽管Margutti和Coppejans尚未完全探究这些线索,但他们推测,微小的星系可能更容易藏有瞬态,因为这些星系中的金属含量极低。(天文学家使用“金属”一词来表示除氢和氦之外的所有材料。)

  金属的数量会影响恒星在整个生命周期中以恒星风形式损失的数量。没有金属的恒星可能会保留其更大的质量,并在寿命尽头产生更大的爆炸。

  CIERA的博士后研究员贾科莫·特雷兰(Giacomo Terreran)进行了凯克观测,以研究银河系并帮助了解其中的FBOT。

  特雷兰说:“每当一颗恒星死亡或中子星合并时,它们都会将金属带回到环境中。”“微小的星系中有很少量的金属,因为在那里死掉的恒星很少。这对其他恒星的生活产生了影响。我们相信,在这些微小的星系中仅发现这些非常罕见的瞬变不是偶然的。”

  对于这项工作,一个国际天体物理学家团队使用了凯克天文台的低分辨率成像光谱仪和深层成像和多目标光谱仪,多镜望远镜,钱德拉X射线天文台,卡尔·J·詹斯基超大型阵列和巨型海浪射电望远镜。


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