La « vache » n'est pas seule ; avec l'aide de l'observatoire W. M. Keck de Maunakea à Hawaï, les astronomes en ont découvert deux autres, le « Koala » et un mystérieux objet brillant similaire appelé CSS161010. Ce trio de transitoires optiques bleus rapides (FBOT) semble être apparenté, tous appartenant à une famille très lumineuse qui a fait ses preuves pour surprendre les astronomes avec leur rapide, puissantes explosions d'énergie.

Le 'Koala, ' qui est un surnom dérivé de la queue de son nom officiel ZTF18abvkwla, est soudainement apparu comme une nouvelle source lumineuse dans le ciel optique avant de disparaître en quelques nuits seulement. Une équipe d'astronomes de Caltech s'est rendu compte que ce comportement était similaire à celui de la « vache » et a demandé des observations radio pour voir si les deux étaient connectés.

"Quand j'ai réduit les données, Je pensais avoir fait une erreur, " dit Anna Ho, étudiant diplômé en astronomie à Caltech et auteur principal de l'étude. "Le 'Koala' ressemblait à la 'Vache' mais l'émission radio était dix fois plus brillante, aussi brillante qu'un sursaut gamma!"

L'article de Ho et de son équipe de recherche est publié dans le numéro d'aujourd'hui de The Journal d'astrophysique .

Une autre explosion cosmique de ce type, CSS161010, fasciné une équipe d'astronomes dirigée par la Northwestern University. Sur la base d'observations radio, ils ont calculé ce matériau transitoire lancé dans l'espace à une vitesse supérieure à 0,55 fois la vitesse de la lumière.

"C'était inattendu, " a déclaré Deanne Coppejans, associé postdoctoral à la Northwestern University et auteur principal de l'étude sur CSS161010. "Nous connaissons des explosions stellaires énergétiques qui peuvent éjecter de la matière à presque la vitesse de la lumière, en particulier les sursauts gamma, mais ils ne lancent qu'une petite quantité de masse, environ 1 millionième de la masse du Soleil. CSS161010 a lancé 1 à 10 % de la masse du Soleil à des vitesses relativistes, preuve qu'il s'agit d'une nouvelle classe de transitoires !"

L'article de Coppejans et de son équipe est publié dans le numéro d'aujourd'hui de The Lettres de revues astrophysiques .

Ces trois événements étranges constituent un nouveau sous-type de FBOT, qui a ébloui le monde pour la première fois à l'été 2018 lorsque la « Vache, ' abréviation de AT2018vache, a explosé dans le ciel.

Trois mois plus tard, L'équipe de Ho a capturé le « Koala ». Bien que la « vache » ait été la première à faire la une des journaux du monde, CSS161010 était en fait le premier FBOT découvert avec une radio lumineuse et une émission de rayons X, mais les astronomes ne savaient pas encore comment interpréter ces découvertes.

"À ce moment-là, il n'y avait vraiment aucun modèle théorique qui prédisait l'émission radio lumineuse des FBOT lumineux, " a déclaré Coppejans. " Ce n'est que lorsque nous avons effectué des observations radio et radiographiques de suivi que la vraie nature de CSS161010 s'est révélée. Le voir à ces longueurs d'onde est important car les données ont montré que nous cherchions quelque chose de nouveau et de très énergétique. »

Ce qui rend ces FBOT lumineux étranges, c'est qu'ils ressemblent à des explosions de supernova, mais s'embraser et disparaître beaucoup plus rapidement. Ils sont aussi extrêmement chauds, les faire paraître plus bleus

en couleur que vos supernovae standard.

Aussi, alors que ces nouvelles explosions de FBOT sont tout aussi violentes que les sursauts gamma longs (GRB) et peuvent également lancer des écoulements à des vitesses relativistes, leurs signatures d'observation sont différentes en ce qu'elles sont entourées de beaucoup de matière circumstellaire. Et contrairement aux GRB, la 'Vache' et CSS161010 contiennent de l'hydrogène.

"Nous ne voyons pas ces deux éléments dans les spectres GRB-supernova parce que nous pensons que les GRB proviennent d'étoiles mourantes qui ont été "dépouillées" de leurs enveloppes d'hydrogène et d'hélium avant de s'effondrer dans un nouveau trou noir, " dit Ho.

Origine des FBOTS Lumineux

Les deux équipes ont utilisé le spectromètre imageur à basse résolution (LRIS) et le spectrographe à imagerie profonde et multi-objets (DEIMOS) de l'observatoire Keck pour caractériser les galaxies hôtes du « Koala » et du CSS161010 ; ils ont découvert que les deux FBOT provenaient de galaxies naines de faible masse, tout comme la « vache ».

"La galaxie hôte de CSS161010 est si petite que seul un télescope de 10 mètres comme Keck peut collecter suffisamment de lumière pour nous permettre de modéliser physiquement l'émission, " a déclaré le co-auteur Giacomo Terreran, associé postdoctoral au CIERA (Centre d'exploration et de recherche interdisciplinaires pour l'astrophysique) de la Northwestern University. "Remarquablement, les données de Keck ont ​​montré les galaxies hôtes de CSS161010, le 'Koala, ' et la 'Vache, ' tout petit, forment activement des étoiles, indiquant que leur base d'origine a une très petite masse stellaire typique des galaxies naines."

"Cela indique probablement les propriétés de la galaxie naine, comme la métallicité ou l'histoire de la formation, pourrait permettre de très rares trajectoires évolutives d'étoiles qui conduisent aux explosions les plus violentes, " a déclaré Coppejans.

Alors que les deux équipes attribuent les explosions d'étoiles massives comme la cause la plus probable de ces nouveaux FBOT, une autre possibilité encore à l'étude est qu'elles proviennent d'étoiles dévorées par des trous noirs. Si c'est le cas, cette nouvelle classe de FBOT pourrait être la clé de la chasse aux trous noirs de taille moyenne, qui n'ont pas encore été détectés. En général, plus une galaxie est massive, plus son trou noir central est lourd; suivant cette tendance, on s'attend à ce que les galaxies naines soient candidates pour héberger des trous noirs de masse intermédiaire.

"Une idée est que les FBOT pourraient être l'éclat d'une étoile déchirée par un trou noir de masse intermédiaire. Si tel est le cas, alors ils pourraient potentiellement être des balises pour aider à trouver ces trous noirs insaisissables, " a déclaré Rafaella Margutti, co-auteur de CSS161010, professeur adjoint de physique et d'astronomie à la Northwestern University et membre du corps professoral du CIERA de Northwestern.

Alors que l'origine de ce type de FBOT est encore très débattue, les nouvelles données fournissent un nouvel aperçu sur la façon dont ils ont pu se former.

"Les observations prouvent que les FBOT les plus lumineux ont un" moteur central "-une source comme une étoile à neutrons ou un trou noir qui alimente le transitoire, " a déclaré Margutti. " Il n'est pas encore clair si ces FBOT brillants sont des supernovae rares, étoiles déchiquetées par des trous noirs, ou d'autres phénomènes énergétiques. Des observations multi-longueurs d'onde de plus de FBOT et de leur environnement répondront à cette question."

Méthodologie et prochaines étapes

En raison de leur montée extrêmement rapide à la lumière maximale, ces FBOT rares sont difficiles à détecter. Mais les développements récents des levés optiques à haute cadence balayant d'énormes pans du ciel chaque nuit rendent la chasse aux rares, transitoires de courte durée plus réalisables. La clé pour déterminer leur véritable nature est de mener des observations de suivi multi-longueurs d'onde.

Le « Koala » a été détecté pour la première fois à l'aide de l'installation transitoire de Zwicky à l'observatoire de Palomar. L'équipe de Ho a ensuite utilisé le télescope Hale pour obtenir des spectres, suivi du Very Large Array (VLA) et du Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) pour effectuer des observations radio.

CSS161010 a été capturé pour la première fois par le sondage en temps réel sur les transitoires de Catalina et découvert indépendamment par le sondage automatisé All-Sky pour les supernovae. Coppejans et son équipe ont ensuite effectué des observations radio de suivi avec le VLA et le GMRT, et des observations aux rayons X avec l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA.

L'émission radio est produite par l'onde de choc du matériau claquant dans le milieu environnant à plus de 0,55 fois la vitesse de la lumière, mais l'émission de rayons X ne peut pas être expliquée de cette façon. L'équipe suppose qu'elle pourrait voir directement le moteur central dans les rayons X, comme dans la 'Vache'.

"Une leçon apprise est que les FBOT se sont avérés plus rares et plus difficiles à trouver que certains d'entre nous ne l'espéraient, dans la bande radio elles sont aussi beaucoup plus lumineuses qu'on ne l'avait deviné, nous permettant de fournir des données assez complètes même sur des événements éloignés, " a déclaré Daniel Perley, maître de conférences à l'Institut de recherche en astrophysique de l'Université John Moores de Liverpool et co-auteur de l'étude « Koala ».

"Ces observations du 'Koala' et du CSS161010 montrent tout ce que nous pouvons apprendre des observations radio et aux rayons X des FBOT, " a déclaré Ho. " Le défi à l'avenir est de délimiter différents sous-types de FBOT et de développer un vocabulaire plus précis. C'est passionnant d'aider à enquêter sur un phénomène nouveau et inattendu. Dans la science, vous ne trouvez parfois pas ce que vous vous attendiez à trouver, mais en chemin, vous découvrez de nouvelles directions."