Um artigo publicado no The Astrphysical Journal revelou um acontecimento nunca antes observado. Se trata de observações de uma supergigante vermelha anteriores à mesma explodir em supernova. O transiente nomeado como "2020tlf" foi reportado ao Transient Name Server, divisão da União Astronômica Internacional responsável por hospedar dados referentes a transientes astronômicos (Novas, Supernovas, Hipernovas, Núcleos Ativos de Galáxias) no dia 16/09/2020. Porém, as primeiras observações do transiente feitas pelo projeto "Young Supernova Experient" (YSE) através do telescópio PS1 (Pan-STARRS) são do dia 05/09/2020. A equipe do YSE monitorou o campo onde a supernova foi descoberta desde o dia 18/01/2020.
De acordo com os autores do artigo: "Os dados do YSE são inicialmente processados pelo
Image Processing Pipeline (IPP), descrito em Magnier et al. (2013), incluindo
imagens de diferença e fotometria. Esses dados são passados para o Transient
Science Server (Smith et al. 2020), em que as ferramentas de correspondência
cruzada e de aprendizado de máquina do catálogo são usadas para identificar
potenciais transitórios em cada imagem. A equipe YSE realiza a verificação
manual de transitórios potenciais para remover artefatos, asteroides e outras
fontes de contaminação e, finalmente, envia novas descobertas transitórias e
épocas fotométricas iniciais para o Servidor de Nomes Transientes para
acompanhamento pela comunidade. Em seguida, carregamos os dados transientes no
sistema de gerenciamento de transientes do YSE, "YSE-PZ", que nos
permite visualizar os dados Pan-STARRS com os de outras pesquisas em andamento
e programar observações de acompanhamento. Mais detalhes sobre esse
procedimento são fornecidos em Jones et al. (2021) e suas referências."
Os autores descrevem que este processo permite a identificação e o acompanhamento de
transientes de rápido crescimento: "Para SN 2020tlf, medimos novamente a
fotometria pré-explosão usando Photpipe (Rest et al. 2005) para garantir
medições fotométricas altamente precisas que levaram em conta as correlações
pixel a pixel nas imagens de diferença e ruído da galáxia hospedeira no local
SN . Photpipe é um pipeline bem testado para medir fotometria SN e foi usado
para realizar medições precisas do Pan-STARRS em uma série de estudos
anteriores (por exemplo, Rest et al. 2014; Foley et al. 2018; Jones et al.
2018, 2019; Scolnic et al. 2018). Resumindo, Photpipe toma como entrada
imagens IPP que foram re-amostradas e astrometricamente alinhadas para
coincidir com as células celestes no mosaico PS1 do céu e mede seus pontos zero
usando DoPhot (Schechter et al. 1993) para medir a fotometria de estrelas na
imagem e comparando com estrelas no catálogo PS1 DR2 (Flewelling et al. 2016).
Em seguida, Photpipe convolve uma imagem de modelo da pesquisa PS1 3 π
(Chambers et al. 2017) com dados obtidos entre os anos de 2010 e 2014, usando
um kernel que consiste em três funções Gaussianas sobrepostas, para coincidir
com a função point-spread (PSF) da imagem de pesquisa e subtrai o modelo da
imagem. Finalmente, Photpipe usa DoPhot novamente para medir a fotometria de
posição fixa do SN na média ponderada de sua localização em todas as imagens.
Mais detalhes sobre esse procedimento são fornecidos em Rest et al. (2014) e
Jones et al. (2019)."
Os autores indicaram que realizaram medidas fotométricas da galáxia hospedeira para se certificarem que era de fato um transiente, e não possível ruído na imagem, asteroide ou algum outro artefato que pudesse gerar a "confusão" e dar margem para erros, que logicamente seriam corrigidos posteriormente através de observações realizadas por outros pesquisadores. O método utilizado por eles é descrito a seguir: "Para contabilizar a galáxia hospedeira brilhante de SN
2020tlf, que poderia causar ruído fotométrico pré-explosão maior do que o
esperado na imagem de diferença (Kessler et al. 2015; Doctor et al. 2017;
Jones et al. 2017), estimamos o ruído na fotometria adicionando o ruído de
Poisson na localização SN em quadratura ao desvio padrão dos fluxos medidos em
aberturas de imagem de diferença aleatória em coordenadas sem luz pré-SN (ou
SN), mas aproximadamente o mesmo subjacente brilho da superfície da galáxia
hospedeira conforme existe na localização SN. Essas aberturas são colocadas em
um anular no mesmo raio elíptico do centro como SN 2020tlf para garantir brilho
de superfície semelhante ao local SN. Descobrimos que a galáxia hospedeira SN
não contribui significativamente para a incerteza na fotometria (≲15% do orçamento de erro total). Também podemos descartar contribuições
de um possível núcleo galáctico ativo em NGC 5731 para fluxos na localização
SN, dado o deslocamento significativo de SN 2020tlf do centro hospedeiro."
Após tais medições, apresentaram a seguinte imagem a critério de validação do método:
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| Imagem pré-explosão (topo), detecção do evento (centro) e imagem de diferença (base) obtidas nas bandas g, z,i e r. Cortesia WV Jacobson-Galán et al 2022 Apj 924 15 |
Também foram apresentadas curvas de luz pré-explosão obtidas com o Pan-STARRS, ZTF e ATLAS: |
| Curva de luz pré-explosão. Curvas de luz pré-explosão de banda c / o (triângulos),
banda r ZTF (círculos) e banda riz PS1 (quadrados); as magnitudes são
apresentadas à esquerda, os fluxos aparentes são apresentados à direita. 3
Detecções de banda riz σ PS1 são mostradas no painel inferior por ∼130 dias antes da primeira luz. |
Ainda sobre a pré-explosão, os autores apontam que: "Para testar a validade dessas "detecções",
baixamos os dados de pré-explosão da imagem de diferença pública do Centro de
Análise e Processamento de Infravermelho 21 e realizamos a mesma análise de
abertura de fundo aleatória nas imagens, conforme discutido na Seção 2.1. Encontramos
evidências para emissão > 3 σ em apenas uma época de dados ZTF de banda r em
uma fase δ t = −56,5 dias antes da primeira luz. Este ZTF ra detecção de banda
é consistente com as detecções PS1 e é apresentada no gráfico da curva de luz
pré-explosão (Figura 3 (a)). Além disso, não há evidência de emissão detectável
de fluxo de pré-explosão nas imagens de banda g de ZTF (m ≥ 20,7 mag)."
À espera da confirmação de suas evidências, os pesquisadores começaram a observação no dia 09/09/2020, detectaram a supernova dia 16/09/2020 com o Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) e permaneceram observando e coletando dados até o dia 18/02/2021. Sobre a primeira luz da supernova, autores apontam que: "Conforme mostrado na Seção 2, o telescópio
Pan-STARRS1 (PS1) detectou um fluxo significativo de pré-explosão por ∼130 dias antes da data de descoberta relatada acima pelo ATLAS.
Definimos o tempo da primeira luz como a fase em que as magnitudes observadas
aumentaram além do limite das detecções PS1 pré-explosão. Isso resulta em um
tempo de primeira luz de MJD 59098,7 ± 1,5 dias (6 de setembro de 2020)."
A imagem a seguir é real e msotra a supernova 06 dias após a primeira luz, retirada do artigo original, e uma imagem da galáxia obtida no SIMBAD, demonstrando a ausência da mesma:
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| Imagem da supernova (acima) e da galáxia NGC 5371 (abaixo) |
De acordo com Raffaella Margutt, membro da equipe: “É como assistir a uma bomba relógio". Ela acrescentou dizendo que: “Nós nunca conferimos uma atividade tão violenta em uma
estrela supergigante vermelha prestes a morrer onde a vemos produzir tal
emissão luminosa e em seguida entrar em colapso e combustão, isso até agora.”
O trabalho tem um forte impacto na pesquisa referente à morte de estrelas super massivas e irá acrescentar muito nas futuras pesquisas.
“Estou mais entusiasmado por todos os novos ‘desconhecidos’
que foram revelados por essa descoberta”, disse Jacobson-Galán. “Detectar mais
eventos como a SN 2020tlf impactará dramaticamente na forma como definimos os
meses finais de uma evolução estelar, unindo observadores e teóricos na saga de
solucionar os mistérios de como estrelas gigantes passam os momentos finais de
suas vidas.”
O artigo original pode ser lido no link: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac3f3a
Dados do evento no Transient name Server: https://www.wis-tns.org/object/2020tlf
Certificação da descoberta: https://www.wis-tns.org/object/2020tlf/discovery-cert
Certificado de classificação: https://www.wis-tns.org/object/2020tlf/classification-cert
