En ovanlig supernova studerad av flera teleskop, inklusive SOAR-teleskopet och andra teleskop vid National Science Foundations (NSF) Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) och NSF:s Kitt Peak National Observatory (KPNO), tros förebåda födelsen av ett nytt svart hål eller neutronstjärna, fångas i det exakta ögonblicket då det skapades. Observationer gjorda med anläggningar som sträcker sig från röntgenstrålar till optiska våglängder och radiovåglängder användes för att förstå denna anmärkningsvärda händelse. Dessa multi-budbärarobservationer ger astronomer en sällsynt inblick i fysiken som spelas under skapandet av ett svart hål eller neutronstjärna.

Ett mystiskt ljust sken

Den 16 juni, 2018 varnade ett himmelundersökningsteleskop i Hawaii det astronomiska samfundet om det plötsliga uppkomsten av ett nytt objekt på himlen. Det liknade en supernova, förutom att det ljusnade, och sedan bleknade, snabbare än en typisk supernova, och var i sig ljusare på sin topp. En supernova (från nova som betyder "ny" stjärna) är en plötslig explosion av en massiv stjärna som har nått slutet av sin livstid, leder till bildandet av ett svart hål eller neutronstjärna. Det övergående objektet, tilldelas beteckningen AT2018cow, fick omedelbart smeknamnet "kon" baserat på de sista 3 bokstäverna i dess namn. "The Cow" ligger i en relativt närliggande galax – bara 200 miljoner ljusår bort från vår egen Vintergatans galax i riktning mot stjärnbilden Herkules.

Det krävs ett team

Omedelbart efter att ha mottagit larmet, ett internationellt forskarlag ledd av Raffaella Margutti (Northwestern University) satte igång och började observera den ovanliga källan över det elektromagnetiska spektrumet – vid röntgen, optisk, infraröda och radiovåglängder. Teleskop runt om i världen bidrog till arbetet med att använda spektroskopi för att avkoda källans natur. Bland teleskopen som bidrog var Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR) i Chile vars instrument fick spektra av kon. Med spektra, som sprider ut ljuset i form av en regnbåge, astronomer kunde snabbt bekräfta att materia expanderade från objektet med upp till 10 % av ljusets hastighet.

Régis Cartier, som gjorde SOAR-observationerna, sa, "Nästan från första början insåg jag att denna övergående var speciell. Den var snabb, blått och ljust, skiljer sig från någon supernova som vi sett tidigare. Jag släppte allt annat jag arbetade med för att fokusera på att förstå den här händelsen." Förutom SOAR-teleskopet, andra teleskop vid NSF:s CTIO och KPNO avbildade objektet och bidrog till en bredare bild när kon försvann.

En nästan naken ko

Eftersom den kollapsade stjärnan var omgiven av en relativt liten mängd skräp, teamet kunde titta genom skräpet och få en glimt av objektets "centrala motor". This rare event will help astronomers better understand the physics at play within the first moments of the creation of a black hole or neutron star. The results were presented today at this week's meeting of the American Astronomical Society in Seattle, Washington.

"We think that 'The Cow' is the formation of an accreting black hole or neutron star, " said Giacomo Terreran (Northwestern University), who led the CTIO observations. "We know from theory that black holes and neutron stars form when a star dies, but we've never seen them right after they are born." This event may represent a new class of objects within the category known as fast luminous transients.

A Whole New World of Transients

Although a supernova like the Cow has never been seen before, Cartier expects that astronomers will detect larger numbers of such rare events in the future. Now that surveys are searching for sources that vary on a wider range of timescales, "we've already discovered a whole family of fast transients that we didn't know existed, " noted Cartier.

The SOAR telescope is gearing up to help us understand these new events. Said Dr. Jay Elias, Director of SOAR, "The SOAR telescope was designed from the start to provide flexible instrument configurations, allowing it to respond quickly to events like this. There are many astronomical surveys observing interesting transient events, as well as other events, such as last year's kilonova detected by LIGO, which was also observed at SOAR. Very soon, there will be even more interesting transient events from the Large Synoptic Survey Telescope (LSST) and other large-scale survey telescopes." The LSST is a new telescope being built on the same mountaintop as the SOAR telescope with major funding from NSF:it will conduct a 10-year survey of the sky with special emphasis on transient events.