Ревизия транзиентов в ИК

[Foma]

Недавно обнаружил малоосвоенный источник данных по транзиентам, который может оказаться полезным широкой общественности и специалистам.

Речь идет об известном спутнике WISE, запущенном в 2009 г. В течение 2010 года он провел одноименный ИК-обзор всего неба в диапазонах 3.3, 4.7, 12 и 23 мкм, а по исчерпании хладагента был выведен из эксплуатации. В декабре 2013 спутник был вновь активирован и в рамках программы NEOWISE-R продолжил сканировать небо в диапазонах 3.3 и 4.7 мкм (далее — W1 и W2), сосредоточившись на астероидах. К настоящему времени NEOWISE-R отснял все небо 11 раз. Благодаря большому полю зрения, он сканирует одну и ту же точку на нескольких последовательных орбитальных витках, получая кривые блеска с шагом 1.5 часа и продолжительностью от 1 дня до месяца, в зависимости от расположения объекта (чем ближе к полюсу орбиты, тем дольше).
Удивительно, но весь этот огромный и публичный массив фотометрии практически не освоен. Публикаций на основе последних данных WISE/NEOWISE мало, да и те (за редким исключением) сосредоточены на околоастероидных вопросах. С одной стороны это понятно - точность фотометрии WISE невелика, покрытие редкое и искать там, например, новые переменные звезды занятие малоперспективное. Но все-таки небо большое и в поле зрения WISE могли попасть и яркие транзиенты. И они попали, и более того - измерения в ИК позволяют взглянуть на них с совершенно иной стороны.

В качестве эксперимента я попробовал поискать в архиве NEOWISE следы известных транзиентов, как оптических, так и рентгеновских, гамма и радио. Использовались следующие данные:  ~1600 событий, обнаруженных наблюдательной сетью МАСТЕР в 2011-2019 гг, ~1800 транзиентов из Transient Name Server c Discovery Mag < 17, данные Swift transient monitor (~1000 объектов) и др. Примерно в 10% случаев поиск увенчался успехом

Что же удалось найти.

В первую очередь это новые и сверхновые - их общий счет идет под сотню. Как правило это разовые измерения, но в некоторых случаях удалось прописать подробную кривую блеска. Особенно повезло новым в Магеллановых облаках, которые находятся вблизи полюса орбиты WISE и могут непрерывно наблюдаться неделями. Вот например транзиент MASTER OTJ010603.18-744715.8 2016-10-14 (ATel #9621) — вспышка ярчайшей новой в ММО. WISE наблюдал ее всего через 3 дня после обнаружения и видимо застал самый максимум:


MASTER OTJ010603.18-744715.8 2016-10-14 (ATel #9621)

Достаточно подробно представлена также вспышка новой в Большом Магеллановом облаке в мае того же года (MASTER OTJ051032.58-692130.4 2016-05-10,  ATel #9039), WISE наблюдал ее в течении недели. Как правило, для новых W2<W1, что обусловлено тепловым излучением пыли. В отдельных случаях ИК-послесвечение может длиться годами, как например у Новой Стрельца (Nova Sgr 2015 No. 2), которая не погасла до сих пор. Та же история с Новой Дельфина 2013.


Nova Sgr 2015 No. 2 в данных WISE (W1 - красная, W2- зеленая)

Сверхновые также зарегистрированы неоднократно.  Некоторые типы (IIn,Ib,Ic) разгораются в ИК через ~100 дней после взрыва и также могут светить годами. Это опять же пыль, что подробно исследовалось на Spitzer в том же диапазоне. Новые данные WISE удваивают число таких наблюдений.

Очень много увидел WISE вспышек катаклизмических переменных разного рода, счет снова идет на десятки. Для них  W1 близко к W2, то есть это излучение черного тела. Некоторые карликовые новые удалось прописать весьма подробно, например MASTER OTJ181523.78+692037.4 от 2015-08-28 (ATel #7972). WISE обнаружил его за неделю до МАСТЕРа, который увидел лишь самый конец транзиента (MJD=57263). 


Карликовая новая MASTER OTJ181523.78+692037.4 от 2015-08-28 (ATel #7972)

В меньшей степени, но все же попадаются ИК-послесвечения от вспышек рентгеновских двойных, например от аккрецирующего рентгеновского пульсара IGR J00291+5934 в июле 2015 г. (ATel #7835) и других. Обычно они видны только первые несколько дней, W1~W2, вероятно это излучение джета. Единственный долгоиграющий пример - вспышка V850 Cen в 2012, которая светила пару лет.


Вспышка V850 Cen -- High Mass X-ray Binary

Большая часть переменных звезд в данных WISE выглядят невыразительно - за исключением тех экстремальных случаев, когда блеск меняется на несколько величин сразу. Интересным примером является затмение неким объектом звезды TYC 2505-672-1, продолжавшееся 3.5 года и уменьшившее ее блеск на 4.5m [Lipunov].


Фазированная кривая блеска TYC 2505-672-1 в оптике

Это уже второе зарегистрированное затмение TYC 2505-672-1 (первое нашлось в архивной фотометрии за 1945 г.) и в обоих случаях наблюдается кривая весьма симметричной и совпадающей формы. Предполагается, что это некоторый аналог ε Возничего — затмение звезды объектом с мощным пылевым диском.


Затмение TYC 2505-672-1 в ИК.

WISE есть что добавить к этим данным. Он наблюдал звезду в 2010 г, в 2014 г и далее (накануне, в конце и после затмения). Падение блеска он также видит, но интереснее общий уровень и цвет. До затмения было W1~W2 (излучение звезды), а после  яркость в ИК чуть выросла и стало W2-W1~0.5 (пыль?), причем ситуация не меняется уже 5 лет. Как все это интерпретировать - непонятно.
Другое крупное затмение нашлось по мотивам исследования транзиента AT2016esy. Это слабопеременная звезда (17:54:47.368 -02:09:46.93), фигурирующая во многих каталогах. 17.03.2017 ее блеск в течении суток упал на 1.7 mag, одинаково и синхронно в W1 и W2, вернувшись потом к прежнему уровню. Вероятно это YSO.


Затмение объекта AT2016esy

Наконец встречаются транзиенты неизвестной природы. Вот например AT2016ieh - долгоиграющий и очень яркий красный транзиент с сильными эмиссиоными линиями, расположенный в галактической плоскости. Обнаружен Gaia, наблюдался недолго. Возможно это сверхновая, в ИК был виден больше года.


AT2016ieh

Попадаются  случаи, когда источник просто "включается" и светит в ИК ( AT2017abo), попадаются и совсем неведомые вещи, возникшие буквально на пустом месте и не имеющие никаких прототипов в Vizier. Типичный пример транзиент AT2017bjs, обнаруженный Gaia 2017-01-24 с mag=16.8. В окрестностях этой даты WISE ничего не увидел, однако обнаружил транзиент с W1=14.9 и W2=14.3 год спустя, 2018-02-13. Толи это такое позднее послесвечение, толи какой-то загадочный вспыхивающий источник.

А еще есть наблюдения активности блазаров, YSO, событий микролинзирования, первые в своем роде наблюдения послесвечения гамма-всплесков и радиотранзиентов в среднем ИК. Представляется, что все это достаточно богатый и свежий материал, который можно довести до интересной публикации. Моих способностей на такое едва ли хватит, но надеюсь, найдутся специалисты, которым это покажется возможным.

[Денис Денисенко]

Представляется, что все это достаточно богатый и свежий материал, который можно довести до интересной публикации. Моих способностей на такое едва ли хватит, но надеюсь, найдутся специалисты, которым это покажется возможным.

Проведена огромная работа, есть много интересных результатов. Явно потрачено много времени - жалко, если все эти усилия пропадут даром! Понятно, что в одиночку всё это вряд ли можно объединить в публикацию. Но ряд индивидуальных объектов заслуживают того, чтобы по ним написать отдельные статьи. У меня у самого сейчас в очереди три объекта, которые требуют срочной публикации, но вот мимо этой звездочки я пройти не смог:

Попадаются и совсем неведомые вещи, возникшие буквально на пустом месте и не имеющие никаких прототипов в Vizier. Типичный пример транзиент AT2017bjs, обнаруженный Gaia 2017-01-24 с mag=16.8. В окрестностях этой даты WISE ничего не увидел, однако обнаружил транзиент с W1=14.9 и W2=14.3 год спустя, 2018-02-13. Толи это такое позднее послесвечение, толи какой-то загадочный вспыхивающий источник.

Этот AT 2017bjs = Gaia17amf - действительно уникальный объект! Спасибо, что раскопали - я про него не вспоминал два с половиной года с момента открытия Гайей! Уже тогда он обратил на себя внимание тем, что вспыхнул на 4.5 величины за 106 (!!!) минут. Я об этом писал в [vsnet-alert 20703]:

20170124.7780  <21.5  Gaia last non-detection
20170124.8535  16.80  Gaia

С тех пор появились новые наблюдения Гайи и какие-никакие данные фотометрии ASAS-SN. Удивительная штука в том, что с августа 2014 до августа 2016 объект вообще никак не проявлял себя в данных Гайи (см. кривую блеска Gaia17amf), то есть был слабее 21.5 величины! Однако это не первый эпизод активности этой звезды (скорее всего это все-таки звезда). Я нашел вспышку до I=16.07 на инфракрасной пластинке DSS 6 июля 1979 года, хотя 15 мая того же года объект был вообще не виден (слабее ~20m). Анимация снимков 1979 года - на первой картинке.

На второй картинке - кривая блеска Гайи крупным планом за 2016-2018 годы. На третьей картинке - данные ASAS-SN с января по сентябрь 2018 года. Видно, что АСАССИН регистрировал звезду 9-11 июля на уровне 16.4-16.6m (одна точка даже на 16.15+/-0.16) и опять 8-10 августа на уровне 16.2-16.4m. При этом 31 июля объект ослабевал до 20.7, а 3 сентября падал опять ниже 21.5 (данные Гайи).

На первый взгляд, поведение объекта похоже на карликовую новую. Почему я тогда считаю его уникальным? Во-первых, карликовые новые не вспыхивают на 4.5 величины за полтора часа. Во-вторых, почему та же Гайя за 14 эпох в 2014-2016 годах ни разу не видела объект до 21.5 величины, а в 2017-2019 - наоборот, 11 раз из 15 он был ярче 21.5m? Как я люблю говорить, "приличные карликовые новые так себя не ведут"!

Объект в Волке, координаты 14 33 03.20 -52 14 47.3. До сентября его можно тянуть из Австралии. Попробую поставить его на патруль раз в неделю на iTelescope - вдруг повезет поймать следующую вспышку!

[Foma]

еще один интересный транзиент: Gaia17ajx (AT2017axc),  яркий в ИК и не имеющий никаких прототипов в Vizier. Был открыт Gaia 2017-02-09 с Mag=18.3, в течении месяца поярчал до Mag=17, на следующем скане через 3 месяца уже не наблюдался.



В данных WISE, которому посчастливилось наблюдать максимум вспышки синхронно с Gaia,  это весьма яркий объект (W1=7.8, W2=6.9), светивший больше года. Кривая блеска напоминает показанный ранее транзиент AT2016ieh (Gaia16buo). Оба этих транзиента расположены возле галактической плоскости, причем Gaia17ajx - почти у галактического центра. Если это местное событие, то полагая расстояние до него равным ~10 кпк, можно оценить светимость в фильтре W1 и W2, которая оказывается равной 1.8 и 1.7 на 10³⁶ эрг/с. А полная высвеченная в ИК энергия оказывается ~10⁴³...10⁴⁴ эрг.
По общей энергетике это что-то близкое к новой. По максимальной яркости, кривой блеска и тд транзиенты Gaia17ajx и Gaia16buo также имеют аналогии с новыми, ранее зарегистрированными WISE. Вероятно они и являются какой-то разновидностью новых - ярких в ИК, но почему-то очень чахлых в оптике.

[Foma]

На днях опубликовали интересный транзиент в ИК - AT 2020dpy. В течении нескольких лет его яркость выросла на 8 величин!

Possible outburst in the infrared. Central source is accompanied by a nebula (DECaPS images, should be from around 2016). Images from the NOAO Data lab show a clear nebula in i-band images (30s exposure 2017/2018). The nebula is not seen in 2012 i-band images from ESO VPHAS+ (30s exposure). The transient might be an outburst of a FU Orionis variable under sufficient dust obscuration. If this transient is not already known, then follow-up observations of the central source would be a good idea? This transient was found on a search for Brown Dwarfs, using CatWISE and wiseview for the Backyard Worlds: Planet 9 project by myself (a volunteer of the project). The wiseview animation of the transient can be found at this URL