「カウ」の謎が逆襲：キャプチャされたさらに2つのレアで爆発的なイベント

FBOTと呼ばれる高速の青色光過渡現象。ガンマレイバーストよりは低エネルギーで、発生メカニズムは不明。以下、機械翻訳。
「カウ」の謎が逆襲：キャプチャされたさらに2つのレアで爆発的なイベント
2020年5月26日投稿
クレジット：ビルサクストン、NRAO / AUI / NSF
高速の青色光過渡現象、またはFBOTのアーティストによるイラスト。
発見により、新しいクラスの高速青色光過渡事象が明らかになる
ハワイ州マウナケア –「カウ」だけではありません。ハワイのマウナケアにあるWMケック天文台の助けを借りて、天文学者たちはさらに2つの「コアラ」と、CSS161010と呼ばれる同様の神秘的な明るい天体を発見しました。この高速ブルートランジェント（FBOT）のトリオは、親類のようであり、すべてが高速で強力なエネルギーバーストで驚くべき天文学者の実績を持つ非常に明るいファミリーに属しています。
正式名称ZTF18abvkwlaの末尾に由来するニックネームである「コアラ」は、わずか数夜で消える前に、突然、光学的な空に明るく新しい光源として現れました。カルテックの天文学者のチームは、この動作が「カウ」に似ていることを認識し、2つが接続されているかどうかを確認するために電波観測を要求しました。
「データを減らしたとき、私は間違いを犯したと思った」と、Caltechの天文学の大学院生で研究の筆頭著者であるAnna Hoは言った。「 『コアラ』は 『カウ』に似ていましたが、電波放射は10倍明るくなりました-ガンマ線バーストと同じくらい明るいです！」
Hoと彼女の研究チームの論文が、The Astrophysical Journalの本日の号に掲載されました。
このタイプの別の宇宙爆発、CSS161010は、ノースウエスタン大学が率いる天文学者のチームを魅了しました。電波観測に基づいて、彼らはこの一時的に発射された物質を光速の0.55倍以上の速さで宇宙に計算しました。
「これは予想外でした」とノースウェスタン大学の博士研究員であり、CSS161010の研究の筆頭著者であるDeanne Coppejansは述べました。「私たちは、ほぼ光速で物質、特にガンマ線バーストで物質を噴出できる精力的な恒星爆発を知っていますが、それらは少量の質量しか放出しません-太陽の質量の約100万です。CSS161010は、太陽の質量の1〜10％を相対論的な速度で打ち上げました。これが過渡的な新しいクラスであることを示しています！」
Coppejansと彼女のチームの論文が本日のThe Astrophysical Journal Lettersに掲載されました。
これら3つの奇妙なイベントはFBOTの新しいサブタイプを構成し、AT2018cowの短縮形である「カウ」が空で爆発した2018年の夏に世界を魅了しました。
3か月後、ホーのチームは「コアラ」を捕らえました。「カウ」は世界の見出しを最初に作成しましたが、CSS161010は実際には発光電波とX線放射で発見された最初のFBOTでしたが、天文学者はこれらの調査結果の解釈方法をまだ知りませんでした。
「当時、明るいFBOTからの明るい電波放射を予測する理論的なモデルはありませんでした」とCoppejansは言いました。「CSS161010の本当の性質が明らかになったのは、ラジオとX線の追跡調査を実施するまでありませんでした。これらの波長でそれを確認することは重要です。データが私たちが何か新しい、非常にエネルギッシュなものを見ていることを示したからです。」
これらの明るいFBOTが奇妙なのは、超新星爆発のように見えますが、フレアが発生し、はるかに速く消えます。それらはまた非常に高温であり、標準的な超新星よりも色が青く見えます。


FBOTを通常の超新星やガンマ線バーストと比較するアーティストのイラスト。クレジット：Bill Saxton、NRAO / AUI / NSF
また、これらの新しいFBOTの爆発は、長いガンマ線バースト（GRB）と同じくらい暴力的であり、相対論的な速度で流出を開始することもできますが、それらの観測シグネチャは、それらが多くの星状物質に囲まれているという点で異なります。GRBとは異なり、「Cow」とCSS161010には水素が含まれています。
「GRBが新しいブラックホールに崩壊する前に水素とヘリウムのエンベロープが「取り除かれた」瀕死の星から来ていると考えるので、GRBの超新星スペクトルにはこれらの2つの要素は見られません。

明るいFBOTSの起源
2つのチームは、Keck Observatoryの低解像度イメージング分光計（LRIS）とDEep Imaging and Multi-Object Spectrograph（DEIMOS）を使用して、「コアラ」とCSS161010のホスト銀河を特徴付けました。彼らは両方のFBOTが「牛」のように低質量の矮小銀河から来ていることを発見しました。
「CSS161010のホスト銀河は非常に小さいので、ケックのような10メートル級の望遠鏡だけが、放出を物理的にモデル化するのに十分な光を集めることができます」と、ノースウェスタン大学のCIERA（学際的研究センター天体物理学のための探査と研究）。「驚くべきことに、ケックのデータは、CSS161010のホスト銀河、「コアラ」、および「カウ」が小さいながらも活発に星を形成していることを示しています。これらの母集団には、矮小銀河に典型的な非常に小さな恒星質量があることを示しています。


CSS161010のホスト銀河をWM Keck ObservatoryのDEIMOS機器で撮影した直接画像。下の四角に表示され、上の上の四角に拡大されています。観測によると、それは星座エリダヌス座の方向に5億光年離れた位置にある矮小銀河です。画像クレジット：G. Terreran、ノースウエスタン大学
「これはおそらく、金属性や形成の歴史などの矮小銀河の特性が、最も激しい爆発につながる非常にまれな星の進化経路を可能にする可能性があることを示しています」とコッペジャンは言った。
両方のチームは、これらの新しいFBOTの最も可能性の高い原因として、大規模な星の爆発を挙げていますが、ブラックホールによって食い尽くされている星から発生している可能性も考えられます。もしそうなら、この新しいクラスのFBOTは、まだ検出されていない中型のブラックホールを探す上で鍵となる可能性があります。一般に、銀河の質量が大きいほど、中心のブラックホールは重くなります。この傾向に続いて、矮小銀河が中間質量ブラックホールをホストするための候補であると予想されます。
「1つのアイデアは、FBOTが中間の質量ブラックホールによって引き裂かれた星のフレアである可能性があるということです。これが事実である場合、それらはこれらのとらえどころのないブラックホールを見つけるのを助けるビーコンになる可能性があります。」とノースウェスタン大学の物理学と天文学の助教授であり、ノースウェスタンのCIERAの教員であるラファエラマルグッティのCSS161010は言いました。
このタイプのFBOTの起源についてはまだ議論の余地がありますが、新しいデータはそれらがどのように形成されたのかについての新しい洞察を提供します。
「観測結果は、最も明るいFBOTが「中央エンジン」を持っていることを証明しています-中性子星やブラックホールのような、過渡現象に電力を供給する源です」とMarguttiは言いました。「これらの明るいFBOTが希少な超新星、ブラックホールによって細断されている星、または他のエネルギー現象であるかどうかはまだ明らかではありません。より多くのFBOTとその環境の多波長観測はこの質問に答えます。」

方法論と次のステップ
最大光への非常に急速な上昇のため、これらのまれなFBOTは検出が困難です。しかし、ハイケイデンスの光学調査の最近の進展により、毎晩空の巨大な帯をスキャンすることで、まれで短時間のトランジェントの探索がより現実的になりました。それらの本当の性質を決定するための鍵は、フォローアップ多波長観測を実施することです。
「コアラ」は、パロマー天文台のツヴィッキー過渡施設を使用して最初に検出されました。Ho氏のチームは次にヘイル望遠鏡を使用してスペクトルを取得し、続いて超大型アレイ（VLA）と巨大電波電波望遠鏡（GMRT）を使用して電波観測を行いました。
CSS161010は、最初にカタリナリアルタイム過渡調査によってキャプチャされ、超新星の全天自動調査によって独自に発見されました。その後、コッペジャンズとそのチームは、VLAとGMRTを使用したフォローアップ無線観測と、NASAのチャンドラX線観測所を使用したX線観測を実施しました。


FBOTの構造を詳しく説明するアーティストのイラスト。画像クレジット：Bill Saxton、NRAO / AUI / NSF
電波の放射は、物質の衝撃波が光速の0.55倍を超える速度で周囲の媒体に衝突することによって生成されますが、X線の放射はこの方法では説明できません。チームは、「牛」のように、X線で中央エンジンを直接見ているのではないかと推測しています。
「1つの教訓は、FBOTが私たちの一部が望んでいたよりも希少で見つけるのが難しいことが証明されている一方で、無線帯域では、予想よりもはるかに明るく、イベントでさえも非常に包括的なデータを提供できることです遠く離れている」とリバプールジョンムーア大学の天体物理学研究所の上級講師であり、「コアラ」研究の共著者であるダニエルパーリーは言った。
「これらの「コアラ」とCSS161010の観察結果は、FBOTの電波とX線の観察からどれだけ多くのことを学ぶことができるかを示しています」とHoは言いました。「今後の課題は、さまざまなFBOTサブタイプの輪郭を描き、より正確な語彙を開発することです。新しく予期しない現象を調査するのを助けることは刺激的です。科学では、期待通りの結果が得られないことがありますが、その過程で新しい方向性が明らかになります。」
CSS161010の研究は、Heising-Simons Foundation、NASA、およびNational Science Foundationからの助成金によってサポートされました。

LRISについて
低解像度イメージング分光計（LRIS）は、1993年に委託された非常に用途の広い可視波長イメージングおよび分光器で、ケックIのカセグレン焦点で動作しています。委託を受けてから、機能をさらに強化するために2つの主要なアップグレードが行われています。短い波長の光用に最適化された2番目の青いアーム。そして、最長（赤）波長ではるかに敏感な検出器の設置。各アームは、カバーする波長に合わせて最適化されています。この広い範囲の波長カバレッジは、機器の高感度と組み合わせて、彗星（スペクトルの紫外部分に興味深い機能を持っています）から、星形成からの青色光、非常に遠方の赤色光まで、すべての研究を可能にしますオブジェクト。LRISは同時に最大50個のオブジェクトのスペクトルも記録します。これは特に、宇宙の最も遠い範囲および最も早い時期にある銀河団の研究に役立ちます。LRISは、2011年にノーベル物理学賞を受賞した天文学者が、宇宙の膨張が加速していることを確認するために遠方の超新星を観測する際に使用されました。

DEIMOSについて
DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph（DEIMOS）は、ケック天文台の中で最大の視野（16.7arcmin x 5 arcmin）と最大数のピクセル（64 Mpix）を誇っています。主にマルチオブジェクトモードで使用され、最大130の銀河または星の同時スペクトルを取得します。天文学者は、遠い銀河のフィールドをDEIMOSで研究し、宇宙の最も遠い隅を高感度で効率的に探索します。

WM KECK OBSERVATORYについて
WMケック天文台望遠鏡は、地球上で最も科学的に生産性の高いものの1つです。ハワイ島のマウナケア山頂にある2つの10メートルの光学/赤外線望遠鏡は、イメージャー、マルチオブジェクトスペクトログラフ、高解像度スペクトログラフ、積分フィールドスペクトロメーター、世界をリードするレーザーガイドなどの高度な機器を備えていますスター補償光学システム。

ここに示されているデータの一部は、カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学、および全米航空宇宙局の間で科学的パートナーシップとして運営されている民間の501（c）3非営利組織であるケック天文台で取得されました。展望台は、WMケック財団の寛大な財政的支援によって可能になりました。

著者は、マウナケアのサミットがネイティブハワイアンコミュニティ内で常に持ってきた非常に重要な文化的役割と敬意を認識し、認めたいと考えています。この山から観測をする機会を得られて幸運です。