La 'Vaca' no está sola; con la ayuda del Observatorio W. M. Keck en Maunakea en Hawai, Los astrónomos han descubierto dos más similares:el 'Koala' y un misterioso objeto brillante similar llamado CSS161010. Este trío de transitorios ópticos azules rápidos (FBOT) parecen ser parientes, todos pertenecientes a una familia muy luminosa que tiene un historial de sorprender a los astrónomos con su rapidez, poderosas ráfagas de energía.

El Koala, 'que es un apodo derivado del final de su nombre oficial ZTF18abvkwla, apareció de repente como una nueva fuente brillante en el cielo óptico antes de desaparecer en unas pocas noches. Un equipo de astrónomos de Caltech se dio cuenta de que este comportamiento era similar al de la 'Vaca' y solicitó observaciones de radio para ver si los dos estaban conectados.

"Cuando reduje los datos, Pensé que había cometido un error "dijo Anna Ho, estudiante graduado de astronomía en Caltech y autor principal del estudio. "El 'Koala' se parecía a la 'Vaca' pero la emisión de radio era diez veces más brillante, ¡tan brillante como un estallido de rayos gamma!"

El artículo de Ho y su equipo de investigación se publica en la edición de hoy de The Diario astrofísico .

Otra explosión cósmica de este tipo, CSS161010, fascinó a un equipo de astrónomos dirigido por la Universidad Northwestern. Basado en observaciones de radio, calcularon este material transitorio lanzado al espacio más rápido que 0,55 veces la velocidad de la luz.

"Esto fue inesperado, "dijo Deanne Coppejans, asociado postdoctoral en la Northwestern University y autor principal del estudio sobre CSS161010. "Conocemos explosiones estelares energéticas que pueden expulsar material a casi la velocidad de la luz, específicamente estallidos de rayos gamma, pero solo lanzan una pequeña cantidad de masa, aproximadamente una millonésima parte de la masa del Sol. CSS161010 lanzó del 1 al 10 por ciento de la masa del Sol a velocidades relativistas, ¡evidencia de que esta es una nueva clase de transitorios! "

El artículo de Coppejans y su equipo se publica en la edición de hoy de The Cartas de revistas astrofísicas .

Estos tres eventos extraños conforman un nuevo subtipo de FBOT, que deslumbró al mundo por primera vez en el verano de 2018 cuando la 'Vaca, 'abreviatura de AT2018cow, explotó en el cielo.

Tres meses después, El equipo de Ho capturó al 'Koala'. Aunque la 'Vaca' fue la primera en aparecer en los titulares mundiales, CSS161010 fue en realidad el primer FBOT descubierto con emisión luminosa de radio y rayos X, pero los astrónomos aún no sabían cómo interpretar estos hallazgos.

"En ese tiempo, realmente no había un modelo teórico que predijera la emisión de radio brillante de los FBOT brillantes, ", dijo Coppejans." No fue hasta que realizamos observaciones de radio y rayos X de seguimiento que se reveló la verdadera naturaleza de CSS161010. Verlo en estas longitudes de onda es importante porque los datos mostraron que estábamos viendo algo nuevo y muy enérgico ".

Lo que hace que estos FBOT luminosos sean extraños es que parecen explosiones de supernovas, pero estallan y desaparecen mucho más rápido. También son extremadamente calientes haciéndolos parecer más azules

en color que sus supernovas estándar.

También, mientras que estas nuevas explosiones de FBOT son tan violentas como ráfagas largas de rayos gamma (GRB) y también pueden lanzar flujos de salida a velocidades relativistas, sus firmas de observación son diferentes en que están rodeadas por mucha materia circunestelar. Y a diferencia de los GRB, la 'Vaca' y CSS161010 contienen hidrógeno.

“No vemos estos dos elementos en los espectros de supernovas GRB porque creemos que los GRB provienen de estrellas moribundas que fueron 'despojadas' de sus envolturas de hidrógeno y helio antes de colapsar en un nuevo agujero negro, "dijo Ho.

Origen de los FBOTS luminosos

Los dos equipos utilizaron el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) y el espectrógrafo de imágenes profundas y multiobjeto (DEIMOS) del Observatorio Keck para caracterizar las galaxias anfitrionas del 'Koala' y CSS161010; encontraron que ambos FBOT provienen de galaxias enanas de baja masa, al igual que la 'Vaca'.

"La galaxia anfitriona de CSS161010 es tan pequeña que solo un telescopio de clase de 10 metros como Keck puede recolectar suficiente luz para permitirnos modelar físicamente la emisión, "dijo el coautor Giacomo Terreran, asociado postdoctoral en CIERA (Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria de Astrofísica) de la Northwestern University. "Notablemente, los datos de Keck mostraron las galaxias anfitrionas de CSS161010, el Koala, 'y la' Vaca, 'mientras es pequeño, están formando estrellas activamente, lo que indica que su base de operaciones tiene una masa estelar muy pequeña típica de las galaxias enanas ".

"Esto probablemente indica las propiedades de las galaxias enanas, como la metalicidad o el historial de formación, podría permitir algunos caminos evolutivos muy raros de estrellas que conducen a las explosiones más violentas, "dijo Coppejans.

Si bien ambos equipos atribuyen las explosiones de estrellas masivas como la causa más probable de estos nuevos FBOT, Otra posibilidad que aún se está considerando es que se originan a partir de estrellas devoradas por agujeros negros. Si es así, esta nueva clase de FBOT podría ser clave en la búsqueda de agujeros negros de tamaño mediano, que aún no se han detectado. En general, cuanto más masiva es una galaxia, cuanto más pesado es su agujero negro central; siguiendo esta tendencia, Se espera que las galaxias enanas sean candidatas a albergar agujeros negros de masa intermedia.

"Una idea es que los FBOT podrían ser el destello de una estrella que es destrozada por un agujero negro de masa intermedia. Si este es el caso, entonces podrían ser balizas para ayudar a encontrar estos escurridizos agujeros negros, "dijo la coautora de CSS161010, Rafaella Margutti, profesor asistente de física y astronomía en Northwestern University y miembro de la facultad de CIERA de Northwestern.

Si bien el origen de este tipo de FBOT todavía se debate acaloradamente, los nuevos datos brindan una nueva perspectiva sobre cómo pueden haberse formado.

"Las observaciones demuestran que los FBOT más luminosos tienen un 'motor central', una fuente como una estrella de neutrones o un agujero negro que alimenta el transitorio, ", dijo Margutti." Aún no está claro si estos FBOT brillantes son supernovas raras, estrellas destrozadas por agujeros negros, u otros fenómenos energéticos. Las observaciones de múltiples longitudes de onda de más FBOT y su entorno responderán a esta pregunta ".

Metodología y próximos pasos

Debido a su ascenso extremadamente rápido a la luz máxima, estos FBOT raros son difíciles de detectar. Pero los desarrollos recientes en los estudios ópticos de alta cadencia que escanean grandes franjas del cielo todas las noches hacen que la búsqueda de los transitorios de corta duración son más factibles. La clave para determinar su verdadera naturaleza es realizar observaciones de seguimiento de múltiples longitudes de onda.

El 'Koala' se detectó por primera vez utilizando la Instalación Transitoria de Zwicky en el Observatorio Palomar. El equipo de Ho luego usó el telescopio Hale para obtener espectros, seguido del Very Large Array (VLA) y el Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) para realizar observaciones de radio.

CSS161010 fue capturado por primera vez por Catalina Real-time Transient Survey y descubierto de forma independiente por All-Sky Automated Survey for Supernovae. Coppejans y su equipo luego realizaron observaciones de radio de seguimiento con el VLA y GMRT, y observaciones de rayos X con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.

La emisión de radio es producida por la onda de choque del material que golpea el medio circundante a más de 0.55 veces la velocidad de la luz. pero la emisión de rayos X no se puede explicar de esta manera. El equipo especula que podrían estar viendo directamente el motor central en rayos X, como en la 'Vaca'.

"Una lección aprendida es que, si bien los FBOT han demostrado ser más raros y más difíciles de encontrar de lo que algunos de nosotros esperábamos, en la banda de radio también son mucho más luminosos de lo que imaginamos, lo que nos permite proporcionar datos bastante completos incluso sobre eventos que están lejos, "dijo Daniel Perley, profesor titular del Instituto de Investigación en Astrofísica de la Universidad John Moores de Liverpool y coautor del estudio 'Koala'.

"Estas observaciones del 'Koala' y CSS161010 muestran cuánto podemos aprender de las observaciones de radio y rayos X de los FBOT, ", dijo Ho." El desafío en el futuro es delinear diferentes subtipos de FBOT y desarrollar un vocabulario más preciso. Es emocionante ayudar a investigar un fenómeno nuevo e inesperado. En la ciencia, a veces no encuentras lo que esperabas encontrar, pero a lo largo del camino descubres nuevas direcciones ".