Une conception d'artistes de FBOT. Crédit :Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Les scientifiques du Centre national de radioastrophysique de l'Institut de recherche fondamentale Tata (NCRA-TIFR) de Pune ont utilisé le radiotélescope géant à ondes métriques amélioré (uGMRT) pour déterminer cette vache AT 2018, le premier d'une classe nouvellement découverte d'explosions cosmiques, a un environnement extrêmement inégal. Des sources comme AT 2018cow libèrent une énorme quantité d'énergie, s'estompent néanmoins extrêmement rapidement. Ceci, avec leur couleur extrêmement bleue, les a conduits à être appelés FBOT pour Fast Blue Optical Transient. Il s'agit de la première preuve observationnelle d'émission non homogène d'un FBOT. Les origines des FBOT sont encore débattues, mais les modèles proposés incluent l'explosion d'une étoile massive, collision d'une étoile à neutrons en accrétion et d'une étoile, fusion de deux naines blanches, etc.
Les FBOT sont difficiles à trouver car ils apparaissent et disparaissent très rapidement dans le ciel. Cependant, plusieurs d'entre eux ont été découverts au cours des dernières années grâce à l'avènement récent de relevés qui scrutent le ciel presque quotidiennement. Les FBOT qui émettent aussi en radio sont doublement rares, mais sont particulièrement intéressantes car les observations radio permettent de déterminer les propriétés des environnements de ces explosions et de leurs progéniteurs.
La vache FBOT AT2018 a été découverte le 16 juin 2018. À une distance d'environ 215 millions d'années-lumière, la vache a montré des luminosités bien supérieures à celle des supernovae normales. Le professeur Poonam Chandra (NCRA-TIFR) et le Dr A. J. Nayana (un ancien doctorant du professeur Poonam Chandra) ont effectué des observations radio d'AT 2018cow avec l'uGMRT pour déterminer les propriétés de son environnement étendu et de sa région d'émission. "Notre étude a énormément bénéficié des capacités basses fréquences uniques de l'uGMRT. Les observations uGMRT de la "vache" ont joué un rôle unique dans la découverte de la densité non uniforme autour de cette explosion", dit Nayana. Elle a ajouté, "Notre travail fournit la première preuve d'observation d'une émission inhomogène d'un FBOT. La densité du matériau autour de cette explosion chute considérablement à environ 0,1 année-lumière du transitoire. Cela indique que l'étoile progénitrice d'AT2018vache perdait de la masse beaucoup plus rapidement vers sa fin. de la vie."
Les lignes pleines/pointillées vertes et rouges désignent des modèles théoriques différents. Le point de retournement de cette courbe de lumière a permis de déterminer la vitesse du matériau à partir de l'explosion, force du champ magnétique, et la densité environnementale à différentes distances du centre d'explosion. Crédit :A. J. Nayana et Poonam Chandra
AT 2018cow est également inhabituel dans la mesure où il est observable à la radio depuis très longtemps. Plus on peut observer l'émission post explosion, plus la distance parcourue par le matériau éjecté lors de l'explosion est grande. Cela permet d'étudier l'environnement à grande échelle de la source. Le Dr A. J. Nayana et le Pr Poonam Chandra observent la vache depuis ~ 2 ans avec l'uGMRT pour comprendre ses propriétés. "Il s'agit du premier FBOT observé aussi longtemps à basse fréquence radio et les données uGMRT ont fourni des informations cruciales sur l'environnement de ce transitoire.", dit Nayana. Poonam Chandra explique, "C'est la beauté des observations radio à basse fréquence. On peut tracer les empreintes du système progéniteur bien avant qu'il n'explose. Il est intéressant de noter que le matériau de l'explosion se déplace à une vitesse supérieure à 20% de la vitesse de la lumière même après ~ 257 jours après l'explosion, sans aucune décélération".
L'image à l'intérieur de la boîte est la vache AT2018. Crédit :A. J. Nayana et Poonam Chandra
Alors que l'origine des FBOT est encore débattue, des observations radio détaillées peuvent donner des indications sur divers paramètres physiques de ces événements comme la vitesse du matériau qui est sorti de cette explosion, l'intensité du champ magnétique, la vitesse à laquelle le système géniteur perd sa masse avant l'explosion, etc. Les observations uGMRT de la "vache" suggèrent que l'ancêtre a fait éclater son matériel environ 100 fois plus rapidement au cours des années proches de sa fin de vie par rapport à environ 23 ans avant l'explosion. Aussi, AT2018cow a montré des inhomogénéités dans la région d'émission radio alors que les deux autres FBOT lumineux radio n'ont pas montré ces propriétés, rendre la "vache" unique dans le groupe. "Les observations de plus de FBOT avec l'uGMRT donneront des informations sur leurs environnements et leurs progéniteurs pour développer une image complète des propriétés de ces transitoires intrigants.", dit Nayana.
Le GMRT est un réseau de trente antennes de 45 m réparties sur 25 km² dans le village de Khodad, Narayangaon, Inde, construit et exploité par NCRA-TIFR, Pune. C'est actuellement l'un des radiotélescopes basse fréquence les plus sensibles au monde.
L'article a été publié le 30 avril numéro 2021 de Les lettres du journal astrophysique .
