公众超新星搜寻项目发现一颗河外新星
发布时间:
2021-11-30 16:51
修改时间:
2021-11-30 16:48
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北京时间2021年10月25日晚23时许(除特别说明外,本文所有时间均为北京时间)在公众超新星搜寻项目(PSP)放出的图像中,项目参与者唐磊明在半米望远镜(HMT)拍摄的M31 A1.fts8图像里发现并提交一颗候选体。0时许,管理员李言蹊在初步查验后将其判断为可疑,随后经多位管理员共同查验,排除了已知目标、小行星等可能,在各巡天数据中也找不到对应的前身星,并测得其亮度16.1星等(无滤镜)。

图1:发现图像

高兴老师立即安排宁波市教育局—新疆天文台望远镜(NEXT)进行补拍。在等待补拍图像的同时,管理员张宓已将该候选体上报至天文电报中央局暂现天体证认页(CBAT TOCP)“占坑”,该候选体获得编号PNV J00473256+3938102。紧接着NEXT的补拍图像也出来了,其中该候选体清晰可见。随后该候选体被张宓上报到暂现源名称服务网(TNS),被编号为AT 2021aceg,内部编号为PSP21ac。

图2:NEXT补拍图像

编号:PNV J00473256+3938102(= AT 2021aceg= PSP21ac)

发现者:唐磊明、李言蹊、周文杰、徐建林、丁乙、阮建高、赵经远、孙国佑、张宓、高兴

发现时间:2021年10月25日21时40分41.088秒

发现亮度:16.1星等(无滤镜)

CBAT TOCP:http://www.cbat.eps.harvard.edu/unconf/followups/J00473256+3938102.html

TNS: https://www.wis-tns.org/object/2021aceg

图3:CBAT TOCP页面

 

随后,管理员孙国佑在10月25日早上HMT拍摄的图像中也找到了该候选体,亮度18星等(无滤镜),更早的图像中则看不到该候选体,这说明它可能刚爆发不久,正在增亮。这一条数据也由张宓上报到TNS。

图4:25日早上HMT拍摄的图像

该候选体非常有趣,因为它与M31星系的角距离有些远。经管理员赵经远计算,AT 2021aceg与M31的角距离约为1.8度,使用Aladin和stellarium测量,AT 2021aceg位于M31东南方向,分别测得距离M31星系核心1.857度(Aladin测量)、1度51角分15角秒(stellarium测量),也和计算值吻合的很好。

图5:对AT 2021aceg与M31核心进行角距离测量(左Aladin,右Stellarium)

因为该候选体距离M31略远,它的性质也变得扑朔迷离:如果它是M31中的新星,距离M31略远;如果是银河系内的新星,亮度又稍暗。如此看来,似乎矮新星可能性较大,本月稍早,日本业余天文学家板垣公一就发现了一颗位于M31东南方向边缘的候选体AT 2021aaxp,距离星系核心22角分,但最后光谱证认它是一颗银河系内的矮新星,近者尚且如此,何况远者乎?

猜测终归猜测,分类还是需要依靠光谱。上报后张宓便联系了芬兰图尔库大学的Steven Wiliams博士,Steven博士表示将在接下来两晚(当地时间)使用北欧光学望远镜对该候选体进行光谱观测。但是在一星期前的邮件中,Steven博士曾说最近拉帕尔马岛火山爆发,观测可能会受到影响。

后来大家又查了天气预报,发现接下来一段时间拉帕尔马岛阴雨连绵。两三天过去了,Steven博士仍然没有回复,也没有发布天文学家电报(ATel)或将光谱及分类上报到TNS。大家猜测要么天气不好,要么受火山影响无法观测。

于是管理员阮建高联系了日本京都大学的天文学家矶贝桂介,矶贝桂介表示由于种种原因无法对该候选体进行观测。

眼看该候选体慢慢变暗,光谱无望。所谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”,事情迎来了转机。29日晚,Steven博士回了封邮件说他们已经在周三晚上(当地时间)获取了该候选体的光谱,之所以没回邮件是因为周四(当地时间)主要在睡觉;他打算让学生处理数据,因此发布ATel或上报光谱到TNS会稍晚一些,但从预览图像中他判断该候选体必定是一颗新星。由于与M31的角距离略远,这颗新星非常有趣,Steven博士认为该新星可能位于M31的巨型星流(Giant Stellar Stream,GSS;或Giant Stream,关于GSS的介绍请往后看)。

还没等Steven博士和他的学生处理完数据,意大利超新星搜寻项目的业余天文学家Claudio Balcon便已于10月30日凌晨5时许获取了该候选体的光谱,并在7时许将他的光谱及分类上报到TNS,证认该候选体是一颗新星。他在附注中写道:“I obtained the low-resolution spectrum R~100 using the FOSC-ES32 spectrograph attached to a 0.2m telescope, in the course of Italian Supernovae Search Project(在意大利超新星搜寻项目中,我使用安装在0.2米望远镜上的FOSC-ES32光谱仪获得了R〜100的低分辨率光谱)”、“The spectrum resembles that of a Fell Nova.(该光谱与Fe II型新星相似)”。

图6:TNS页面

到这里,AT 2021aceg的身份之谜已有了答案——它确实是一颗新星,可能属于Fe II型。但Claudio Balcon没有提到M31的巨型星流,截止本文完成,Steven博士等人尚未发布Atel或上报光谱到TNS,因此一些细节我们不得而知,不过这并不妨碍我们先来认识下M31的巨型星流。

巨型星流是M31的一个独特结构,2001年由Rodrigo A. Ibata等人在艾萨克·牛顿望远镜(Issac Newdon Telascope)的数据中发现,它覆盖了M31东南方向的大片天区,延伸到沿视线方向比 M31 远30多万光年的地方。由于该星流与M31的两个伴星系M32、M110在天球上的投影连线几乎在同一条直线上,再加上它与这两个伴星系的金属度分布大致相同,早期认为它可能是M32和M110受M31引力影响形成的,但目前的看法是它是一个被M31撕裂并吞没的伴星系所留下的残骸。星流对于星系的研究有着非常大的意义,也有助于解答暗物质的部分谜题。

图7:M31巨型星流(图片来源于Annette M. N. Ferguson、A. D. Mackey)

历史上也曾在星流中发现新星,但仅有两颗。2016年7月14日,全天自动超新星巡天(ASAS-SN)在M31东南方向发现了AT 2016dah,距离M31核心1度10角分,这是一颗Fe IIb型甚快新星,这种类型的新星光谱中除去氢线外,最强的谱线是Fe II线,b表示谱线较宽,“甚快”意味着从亮度峰值变暗2等需要的时间小于10天;一年后的2017年8月7日,小行星地面撞击预警系统(ATLAS)在M31东南方向发现了AT 2017fyp,距离M31核心1度31角分,这是一颗混合型快新星,这种类型的新星光谱中除去氢线外,最强的谱线从Fe II线慢慢演变为H/N线,“快”意味着从峰值亮度变暗2等需要的时间在11~25天之间。这两种类型的新星在M31中很少见。2020年M. J. Darnley等人在一篇论文对这两颗新星进行了详细研究,证明它们都位于M31巨型星流中,是第一批在星流中发现的新星。

图8:图片来源于M. J. Darnley等人,(空心圆点为笔者添加)图片说明:红色×:经过光谱证认的135颗Fe II型新星的位置,蓝色+:经过光谱证认的38颗He/N型和混合型新星的位置,空心圆点:AT 2021aceg的大致位置,两个白点:AT 2016dah(上)和AT 2017fyp(下)的位置,灰色实线:巨型星流恒星密度峰值的大致位置,较粗的灰色虚线:巨型星流内大部分恒星所在的区域,较细的灰色虚线:巨型星流内恒星密度较低的区域

 

AT 2021aceg与M31的角距离比上述两者更远,这说明M31的范围真的非常大。如果它也被证明位于巨型星流中,那么它就是世界上发现的第三颗位于星流中的新星、世界上第一颗由业余天文台发现的位于星流中的新星。抛开这些不说, AT 2021aceg的发现应当也有助于我们认识了解星流、认识星系和暗物质,具有非常大的科研意义,让我们期待对它的后续研究。

这是半米望远镜自2021年6月7日加入公众超新星搜寻项目以来第3个获得证认的发现。公众超新星搜寻项目自2015年7月28日上线至今,已累计发现60颗候选体,其中19颗超新星、12颗河外新星获得证认。祝贺各位发现者!特别感谢Steven Wiliams博士、Claudio Balcon等人多次获取光谱、证认星明天文台发现暂现源的性质!

公众超新星搜寻项目为国家天文科学数据中心与星明天文台合作开展的全民科学项目。

 

新闻来源:https://nadc.china-vo.org/psp/article/20211101192637

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Yang Hanxi
(文章编辑:
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