發現快速X射線暫變源EP240414a的光學對應體

核心概念

我們報告發現快速X射線暫變源EP240414a的光學對應體AT 2024gsa。AT 2024gsa的光學光變曲線呈現三個不同的成分。初始的衰減之後,出現一個快速的再次增亮,在約2個休息系天日後達到絕對星等Mr ∼-21。雖然早期的光度和衰減率與高光度的快速藍色光學暫變類似,但AT 2024gsa的色溫卻明顯偏紅,我們表明其峰值通量與熱輻射起源不符。第三個成分在約16個休息系天日後達到Mi ∼-19,與出現的超新星兼容。我們擬合riz波段數據,發現衰減成分與伽馬射線暴餘暉模型一致,而再次增亮可能源於再次激波。考慮EP240414a與之前報告的已知紅移的快速X射線暫變源,我們提出愛因斯坦探針發現的所有快速X射線暫變源可能都源於高紅移伽馬射線暴,因此與之前發現的低紅移、低光度群體不同。

摘要

本文報告了快速X射線暫變源EP240414a的光學對應體AT 2024gsa的發現和後續觀測。

AT 2024gsa的光學光變曲線呈現三個不同的成分:

A階段 - 初始的快速衰減,持續約1.5個休息系天。這可能源於冷卻尾巴,但其高光度和偏紅的色彩與此解釋不符。

B階段 - 在約1.5-10個休息系天內,出現一個快速、無色差的再次增亮,峰值達到絕對星等Mr ∼-21。這與高光度快速藍色光學暫變類似,但AT 2024gsa的色溫卻明顯偏紅,不符合熱輻射起源。我們擬合了riz波段數據,發現衰減成分與伽馬射線暴餘暉模型一致,而再次增亮可能源於再次激波。

C階段 - 在約12個休息系天後,出現一個緩慢上升的成分,與出現的超新星兼容。但由於觀測覆蓋不足,無法做出更確鑿的結論。

綜合考慮EP240414a與之前報告的已知紅移快速X射線暫變源,我們提出愛因斯坦探針發現的所有快速X射線暫變源可能都源於高紅移伽馬射線暴,與之前發現的低紅移、低光度群體不同。

統計資料

EP240414a的峰值X射線通量約為3 × 10−9 erg s−1 cm−2 (0.5-4 keV)。
AT 2024gsa在發現時的光學星等為r = 21.52 ± 0.12和i = 21.40 ± 0.16 (AB等級)。
AT 2024gsa的主要宿主星系SDSS J124601.99-094309.3的紅移為z = 0.4018 ± 0.0010。

引述

"我們報告發現快速X射線暫變源EP240414a的光學對應體AT 2024gsa。AT 2024gsa的光學光變曲線呈現三個不同的成分。"
"雖然早期的光度和衰減率與高光度的快速藍色光學暫變類似,但AT 2024gsa的色溫卻明顯偏紅,我們表明其峰值通量與熱輻射起源不符。"
"考慮EP240414a與之前報告的已知紅移的快速X射線暫變源,我們提出愛因斯坦探針發現的所有快速X射線暫變源可能都源於高紅移伽馬射線暴,因此與之前發現的低紅移、低光度群體不同。"

從以下內容提煉的關鍵洞見

Discovery of the optical counterpart of the fast X-ray transient EP240414a

by S. Srivastav... 於 arxiv.org 10-01-2024

https://arxiv.org/pdf/2409.19070.pdf

深入探究

如果EP探針發現的快速X射線暫變源都源於高紅移伽馬射線暴,那麼它們與之前發現的低紅移、低光度群體有何不同之處?

EP探針發現的快速X射線暫變源（FXTs）與之前發現的低紅移、低光度群體之間存在顯著的差異。首先，EP探針所發現的FXTs通常具有更高的紅移，範圍從z ≈ 0.4到5，這表明它們可能來自於更早期的宇宙，與高紅移伽馬射線暴（GRBs）相關聯。相比之下，低紅移群體的FXTs通常位於z < 1.6，且其光度通常在幾×10^42到10^46 erg s^(-1)之間，顯示出較低的能量釋放。這種光度的差異可能反映了不同的物理機制或環境條件，導致高紅移FXTs的能量釋放更為強烈。此外，EP探針的FXTs顯示出與GRB的時間和空間一致性，這進一步支持了它們作為高紅移GRB的光學對應體的假設。因此，這些FXTs可能代表了一個新的、亮度更高的宇宙爆炸事件群體，與傳統的低紅移FXTs形成鮮明對比。

有什麼可能的機制可以解釋AT 2024gsa光學光變曲線中觀測到的快速再次增亮?

AT 2024gsa的光學光變曲線中觀測到的快速再次增亮可能由幾種機制解釋。首先，這種再次增亮可能與“刷新衝擊”（refreshed shocks）有關，這是一種在伽馬射線暴（GRB）後期發生的現象，當較慢的外殼追上並重新激活主衝擊波時，會導致光度的突然增加。這種情況在GRB的光學後續觀測中並不罕見，並且已在其他事件中觀察到類似的行為。其次，AT 2024gsa的再次增亮也可能與外部環境的密度波動有關，這可能導致光度的變化。然而，這種解釋較難與如此急劇的光度增加相符。最後，另一種可能性是與磁星（magnetar）中心引擎的活動有關，這可能在GRB後期提供額外的能量釋放。總之，AT 2024gsa的快速再次增亮可能是多種機制共同作用的結果，進一步的觀測和分析將有助於確定具體的驅動因素。

除了伽馬射線暴,還有什麼其他天體爆發過程可以產生類似的快速X射線暫變和光學對應體?

除了伽馬射線暴（GRBs）之外，還有其他幾種天體爆發過程可能產生類似的快速X射線暫變和光學對應體。首先，雙中子星合併（binary neutron star mergers）被認為是產生快速X射線暫變的潛在來源之一，這些事件可能會釋放大量能量並伴隨著重元素的合成，從而產生光學和X射線的輻射。其次，潮汐擾動事件（tidal disruption events, TDEs）也可能導致類似的現象，當一顆恆星被超大質量黑洞撕裂時，會釋放出大量的X射線和光學輻射。再者，超新星爆炸（supernova explosions）特別是那些與快速藍光暫變（fast blue optical transients, FBOTs）相關的事件，也可能顯示出快速的光變曲線和X射線釋放。最後，磁星的活動（如磁星爆發）也可能產生短暫的X射線和光學輻射，這些事件通常伴隨著強烈的磁場變化和能量釋放。這些不同的天體爆發過程提供了多樣的物理機制，能夠解釋觀測到的快速X射線暫變和光學對應體的特徵。