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# Physique# Phénomènes astrophysiques à haute énergie

Mystères en cours des transitoires optiques bleus rapides

Les astronomes enquêtent sur les émissions de rayons X continues de l'événement explosif AT 2018cow.

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Dans le ciel, les astronomes ont découvert un type d'explosion fascinant appelé Transitoires optiques bleus rapides (FBOTs). Ces événements sont incroyablement brillants et se produisent rapidement, ce qui les rend vraiment uniques parmi les autres phénomènes cosmiques. L'un de ces événements, appelé AT 2018cow, a été découvert il y a quelques années et a attiré beaucoup d'attention dans les études.

Des observations récentes d'AT 2018cow ont révélé qu'il continue d'émettre des Rayons X même des années après son explosion initiale. Cette découverte surprenante soulève des questions sur ce qui cause cette émission persistante de rayons X et ce que cela signifie pour notre compréhension de ces types d'explosions.

Qu'est-ce que les FBOTs ?

Les FBOTs sont une nouvelle classe de transitoires lumineux, ce qui signifie qu'ils brillent très fort pendant un court moment. Ils sont différents des supernovae traditionnelles, qui sont des explosions d'étoiles massives à la fin de leur vie. Les FBOTs peuvent atteindre des niveaux de luminosité plus élevés que ceux des supernovae classiques.

Les FBOTs ont des caractéristiques distinctes. Ils augmentent leur luminosité très rapidement, souvent en quelques jours, et ont une couleur bleue à cause des hautes températures. On pense que les FBOTs connus ont des origines variées, possiblement liées à des étoiles massives subissant des changements dramatiques.

Caractéristiques des FBOTs

  1. Augmentation rapide de la luminosité : Ils sont connus pour leur montée en luminosité extrêmement rapide, prenant souvent juste quelques jours.
  2. Haute luminosité : Ces événements peuvent atteindre des niveaux de luminosité bien plus importants que la plupart des explosions cosmiques.
  3. Couleurs photométriques bleues : La chaleur intense de l'explosion résulte en des couleurs bleues.
  4. Origines diverses : Les mécanismes derrière ces explosions sont probablement variés, menant à différents types de FBOTs.

La découverte d'AT 2018cow

AT 2018cow a été découvert en 2018 dans une galaxie qui fait partie d'un groupe de plus petites galaxies. Elle a rapidement attiré l'attention des scientifiques à cause de sa brillance et de ses caractéristiques inhabituelles. Les chercheurs ont étudié cet événement avec divers télescopes et instruments à travers différentes longueurs d'onde de lumière, y compris les rayons X, l'ultraviolet et la radio.

Campagnes d'observation

Plusieurs campagnes d'observation ont été menées pour étudier AT 2018cow en détail. Elles incluaient des observations en rayons X à l'aide de télescopes puissants, qui ont révélé une continuation inattendue de l'émission de rayons X longtemps après l'explosion initiale.

Émission continue de rayons X

Après la découverte initiale, les astronomes ont cherché à surveiller AT 2018cow au fil du temps. Leurs efforts ont montré qu'après plusieurs années, la source continuait d'émettre des rayons X. Cette découverte est particulièrement significative car elle suggère qu'il pourrait y avoir des processus en cours, probablement impliquant l'interaction entre les restes de l'explosion et l'environnement environnant.

Analyse de l'émission de rayons X

Les observations en rayons X ont révélé deux éléments clés :

  1. Une émission de rayons X persistante et plus douce détectée des années après l'explosion.
  2. Des preuves suggérant qu'une nouvelle source d'émission avait émergé au fil du temps.

Les chercheurs pensent que ces émissions de rayons X tardives pourraient servir d'indicateurs des conditions entourant les restes de l’explosion et la nature des objets impliqués.

Explications possibles de l'émission de rayons X

Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer l'émission continue de rayons X d'AT 2018cow. Comprendre ces modèles peut nous aider à en apprendre davantage sur la nature de ces événements et leur après-vie.

Processus d'Accrétion

Une explication possible est que l'émission de rayons X provienne d'un processus d'accrétion impliquant un trou noir. Dans ce scénario, du matériel de l'environnement environnant tombe dans un trou noir, produisant des rayons X dans le processus. C'est similaire au comportement observé dans d'autres phénomènes cosmiques, comme les noyaux actifs de galaxies, où des trous noirs supermassifs consomment le gaz et la poussière environnants.

Interaction de choc

Une autre possibilité implique l'interaction entre le matériel en expansion de l'explosion et le milieu environnant. Lorsque le matériel en mouvement rapide de l'explosion entre en collision avec le matériel environnant plus dense, cela génère des ondes de choc qui peuvent produire des rayons X à travers un processus appelé "bremsstrahlung thermique".

L'importance des observations en rayons X

Observer les rayons X d'événements comme AT 2018cow est crucial pour plusieurs raisons. Les rayons X peuvent fournir des informations sur des processus et des conditions à haute énergie qui ne sont pas visibles dans d'autres longueurs d'onde de lumière. Ils peuvent aussi aider les scientifiques à comprendre les mécanismes sous-jacents de ces explosions et leurs conséquences, y compris la nature de tout objet compact qui pourrait résulter de tels événements.

Observations tardives

Les observations faites des années après l'explosion initiale se sont révélées particulièrement précieuses. Dans le cas d'AT 2018cow, les connaissances sur l'émission de rayons X tardive permettent aux chercheurs d'obtenir de nouveaux éclairages sur les caractéristiques de l'explosion et les objets impliqués.

Connexions entre diverses observations

Alors que les scientifiques continuent d'étudier AT 2018cow et des événements similaires, ils cherchent aussi à établir des connexions entre les différentes données d'observation. En corrélant les émissions de rayons X avec d'autres longueurs d'onde comme l'ultraviolet et la radio, les chercheurs peuvent développer une compréhension plus complète de ces phénomènes cosmiques.

Études multi-longueurs d'onde

Les études multi-longueurs d'onde impliquent d'observer le même événement cosmique à travers diverses régions du spectre électromagnétique. Cette approche permet aux scientifiques de rassembler une vue plus globale du comportement de l'événement au fil du temps.

Implications pour l'astrophysique

Les découvertes d'AT 2018cow contribuent au plus grand domaine de l'astrophysique, surtout concernant les étoiles massives et leurs morts explosives. Comprendre les FBOTs aide à construire une image plus claire de la façon dont ces événements influencent leur environnement et contribuent au cycle de vie des galaxies.

Directions futures

Avec les avancées technologiques, les astronomes sont optimistes quant à la découverte de plus de FBOTs et à une compréhension plus approfondie de leur nature. Les installations d'observation, qu'elles soient au sol ou dans l'espace, joueront un rôle crucial dans cette démarche.

Missions à venir

Les missions et télescopes à venir seront conçus pour capturer des données sur les explosions cosmiques plus efficacement. Avec les avancées technologiques, les astronomes s'attendent à trouver davantage d'événements similaires et à les analyser en temps réel.

Conclusion

L'étude d'AT 2018cow et de la classe plus large des FBOTs offre des perspectives fascinantes pour notre compréhension de l'univers. Alors que les chercheurs continuent d'observer les émissions en cours et de collecter des données, le mystère entourant ces transitoires lumineux pourrait progressivement être résolu.

Le chemin de la découverte en astronomie ne prend jamais fin, et avec chaque événement comme AT 2018cow, nous acquérons de nouvelles connaissances sur les processus qui façonnent le cosmos. Avec des recherches et des observations continues, les scientifiques espèrent percer les nombreux secrets que l'univers détient concernant ces événements explosifs et leurs conséquences.

Source originale

Titre: Roaring to softly whispering: Persistent X-ray emission at the location of the Fast Blue Optical Transient AT2018cow $\sim$3.7 yrs after discovery and implications on accretion-powered scenarios

Résumé: We present the first deep X-ray observations of a luminous FBOT AT2018cow, at $\sim3.7\,\rm{yr}$ since discovery, together with the re-analysis of the observation at $\delta t\sim 220$ d. X-ray emission is significantly detected at a location consistent with AT2018cow. The very soft X-ray spectrum and sustained luminosity are distinct from the spectral and temporal behavior of the LFBOT in the first $\sim100$ d, and would possibly signal the emergence of a new emission component, although a robust association with AT2018cow can only be claimed at $\delta t \sim220$ d, while at $\delta t \sim1350$ d contamination of the host galaxy cannot be excluded. We interpret these findings in the context of the late-time panchromatic emission from AT2018cow, which includes the detection of persistent, slowly-fading UV emission with $\nu L_{\nu}\approx 10^{39}\,\rm{erg\,s^{-1}}$. Similar to previous works, (and in analogy with arguments for Ultra-Luminous X-ray sources --ULXs), these late-time observations are consistent with thin-disks around Intermediate Mass Black Holes (IMBHs, with $M_{\bullet}\approx 10^3-10^4\, \rm{M_{\odot}}$) accreting at sub-Eddington rates. However, differently from previous studies, we find that smaller-mass BHs with $M_{\bullet}\approx 10-100\,\rm{M_{\odot}}$ accreting at $\gtrsim$ the Eddington rate cannot be ruled out, and provide a natural explanation for the inferred compact size ($R_{\rm out} \approx 40\,R_{\odot}$) of the accretion disk years after the optical flare. Most importantly, irrespective of the accretor mass, our study lends support to the hypothesis that LFBOTs are accretion-powered phenomena and that, specifically, LFBOTs constitute electromagnetic manifestations of super-Eddington accreting systems that evolve to $\lesssim$ Eddington over a $\approx 100$ days time scale.

Auteurs: G. Migliori, R. Margutti, B. D. Metzger, R. Chornock, C. Vignali, D. Brethauer, D. L. Coppejans, T. Maccarone, L. Rivera Sandoval, J. S. Bright, T. Laskar, D. Milisavljevic, E. Berger, J. Nayana

Dernière mise à jour: 2024-02-06 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2309.15678

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.15678

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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