IL GIANT METREWAVE RADIO TELESCOPE OSSERVA “LA MUCCA” NEL DETTAGLIO

The Cow, nei dintorni dell’esplosione cosmica

Utilizzando il Giant Metrewave Radio Telescope (uGmrt), in India, due scienziati hanno scoperto che At 2018 – conosciuto anche come “the cow” – presenta un ambiente estremamente disomogeneo. Si tratta della prima evidenza osservativa di emissione disomogenea da un Fbot. Tutti i dettagli su ApJ Letters

     06/05/2021
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Rappresentazione artistica di un fast and blue optical transient. Crediti: Bill Saxton, Nrao/Aui/Nsf

Due astronomi del National Center for radio Astrophysics del Tata Institute of Fundamental Research (Ncra-Tifr) di Pune, utilizzando il Giant Metrewave Radio Telescope (uGmrt), hanno scoperto che At 2018 – per gli amici, the cow – presenta un ambiente estremamente disomogeneo. Questo oggetto è il primo esemplare di una classe di esplosioni cosmiche recentemente scoperte, note come Fast Blue Optical Transient (Fbot). Sono sorgenti che rilasciano un’enorme quantità di energia ma che svaniscono molto rapidamente. Questo, insieme al loro colore estremamente blu, le ha portate a essere chiamate Fbot. La scoperta, pubblicata su The Astrophysical Journal Letters, rappresenta la prima prova osservativa di emissione disomogenea di un Fbot. Le origini degli Fbot sono ancora in discussione, ma i modelli proposti includono l’esplosione di una stella massiccia, la collisione di una stella di neutroni in accrescimento con un’altra stella oppure la fusione di due nane bianche.

Proprio perché compaiono e svaniscono molto rapidamente, gli Fbot sono difficili da trovare. Molti di loro sono stati scoperti negli ultimi anni grazie all’avvento di survey che scansionano il cielo quasi quotidianamente. Gli Fbot che emettono anche nel radio sono ancora più rari, ma sono particolarmente interessanti perché le osservazioni radio aiutano a determinare le proprietà degli ambienti di queste esplosioni e dei loro progenitori.

At 2018cow è stato scoperto il 16 giugno 2018. A una distanza di circa 215 milioni di anni luce, “la mucca” ha mostrato una luminosità molto maggiore di quella delle normali supernove. I due autori dello studio, Poonam Chandra e A. J. Nayana, hanno effettuato osservazioni radio di At 2018cow con l’uGmrt per determinare le proprietà del suo ambiente esteso e della regione di emissione. «Il nostro studio ha beneficiato enormemente delle capacità uniche a bassa frequenza del uGmrt. Le osservazioni uGmrt di the cow hanno giocato un ruolo unico nell’evidenziare la densità non uniforme attorno a questa esplosione», spiega Nayana, aggiungendo: «Il nostro lavoro fornisce la prima prova osservativa di emissione disomogenea da un Fbot. La densità del materiale attorno a questa esplosione scende drasticamente intorno a 0.1 anni luce dal transiente. Ciò indica che la stella progenitrice di At 2018cow, verso la fine del suo ciclo di vita, stava perdendo massa molto più velocemente».

Le linee continue/tratteggiate verdi e rosse indicano diversi modelli teorici. Il punto di inversione di questa curva di luce ha consentito la determinazione della velocità del materiale espulso, dell’intensità del campo magnetico e della densità dell’ambiente a diverse distanze dal centro dell’esplosione. Crediti: A. J. Nayana and Poonam Chandra

At 2018cow è insolito anche perché è stato visibile in radio per molto tempo. Più a lungo si può osservare l’emissione post-esplosione, maggiore è la distanza percorsa dal materiale espulso durante l’esplosione. Ciò consente di studiare l’ambiente della sorgente su larga scala. Gli autori hanno osservato the cow per circa 2 anni con l’uGmrt, per comprenderne le proprietà. «Questo è il primo Fbot visto per così tanto tempo a basse frequenze radio e i dati uGmrt hanno fornito informazioni cruciali sull’ambiente di questo transiente», continua Nayana. «Questa è la bellezza delle osservazioni radio a bassa frequenza: si arriva a tracciare le impronte del sistema progenitore molto prima che esploda. È interessante che il materiale dell’esplosione si muova con una velocità superiore al 20 per cento della velocità della luce anche dopo circa 257 giorni dall’esplosione, senza alcuna decelerazione», aggiunge Poonam Chandra.

Mentre l’origine degli Fbot è ancora in discussione, osservazioni radio dettagliate possono fornire qualche idea su vari parametri fisici di questi eventi, come la velocità del materiale fuoriuscito da questa esplosione, la forza del campo magnetico e la velocità con cui il sistema progenitore perde massa prima dell’esplosione. Le osservazioni uGmrt di At 2018cow suggeriscono che il progenitore ha espulso il suo materiale circa 100 volte più velocemente durante gli anni prossimi alla fine della sua vita rispetto a circa 23 anni prima dell’esplosione. Inoltre, At 2018cow ha mostrato disomogeneità nella regione di emissione radio mentre gli altri due Fbot radio non hanno mostrato queste proprietà, rendendo the cow unico nel suo gruppo. «Le osservazioni di più Fbot con l’uGmrt forniranno informazioni sui loro ambienti e progenitori, per sviluppare un quadro completo delle proprietà di questi intriganti transitori», conclude Nayana.

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