意外发现一头“牛” ,新发现的瞬态天体AT2018cow?

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  天文学家最近发现的一个不寻常的瞬态事件,绰号“牛 COW ”,已经引起研究瞬态天象领域的天文学家群起纷扰(就像牛群此起彼落的哞哞叫?)。到目前为止,天文学家们又对这个奇怪的事件了解多少?

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AT2018cow影像
AT2018cow的位置:发现后图像(左上),发现前参考图像(右上),减影差异图像(左下)和Pan-STARRS多色图像(右下)。[摘自Prentice等人。2018]

  曾几何时,天文学家认为已大致了解超新星的演化过程。但随着现今每几夜即可扫描全天的大型广视野瞬态天象观测计划的出现,研究者现在似乎不断发现新的超新星事件,这些事件并不完全适合以前整齐定义的类别。在这些巡天计划中发现的大量新型瞬变天象中,有许多类似超新星的事件,其光度的上升和下降比标准的超新星模型预测快得多。一个例子是AT2017gfo,这是第一个确认的千级新星,它与2017年8月首次在引力波中探测到的中子星合并有关。这些快速演变的瞬态天象事件例子涵盖了广泛的絶对星等峰值变化幅度(从-15到-22)和上升变化时间(~1-10天),使得它们难以通过单一情境解释。

  现在天文学家最新发现了一种更不寻常的,更明亮且快速发展的瞬态天体:AT2018cow。在9月20日发表在Astrophysical Journal Letter的一项最新研究结果中,由Simon Prentice(英国贝尔法斯特女王大学, Queen's University Belfast. )领导的天文学家团队介绍了此次瞬态天象前18天的发现和初步分析结果。

  2018年6月16日晚上首次由位于夏威夷的0.5米双筒望远镜系统ATLAS发现的AT2018cow,被昵称为“牛(COW)”。后续利用各种望远镜探测它的光学,近红外和紫外波段后发现了它的奇怪特性。

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AT2018cow在不同望远镜观测的光度变化曲线
ATLAS,利物浦望远镜,GROND和AT2018的Swift光线曲线。[摘自Prentice等人。2018]

  COW的峰值亮度非常高:~1.77 x 10 ^ 44尔格/秒,比典型的超新星亮约10-100倍。并且它很快就达到了峰值,在短短的3.3天内亮度增加超过5个星等,而典型的超新星的上升时间大约为10-20天。此外,COW具有很高的黑体温度(~27,000 K ),低估计喷发质量(仅0.1-0.4太阳质量),以及相对无特征和非演化光谱。

是否来自碰撞的Magnetar?

  Cow的奇特属性的组合消除了许多先前更常见的一般解释的可能性,例如超新星震盪突波。研究者另外探索了一种可能产生类似于COW的特性的情境:由双中子星系统的合并形成磁星 – 强磁化的中子星。Prentice和合作者表示这样的模型可以预测出一个具有峰值光度,衰减率和有效温度的瞬态,这些都与COW观察到的现象一致。

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磁星
艺术家对强烈磁化的中子星的印象。[图像版权:NASA/Penn State University/Casey Reed]

  要如何确认这个推论?下一步将是比较AT2018cow在无线电和X射线波长中的其他观测结果,同时与磁力模型进行比较,以确定模型是否也符合这些观测结果。研究团队正试着解释这种不寻常的瞬态天体。

Ref: “The Cow: Discovery of a Luminous, Hot, and Rapidly Evolving Transient,” S. J. Prentice et al 2018 ApJL 865 L3. doi:10.3847/2041-8213/aadd90
资料来源:ApJL

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