Supernovae (SNe) are stellar explosions driven by gravitational or thermonuclear energy, observed as electromagnetic radiation emitted over weeks or more. In all known SNe, this radiation comes from internal energy deposited in the outflowing ejecta by either radioactive decay of freshly-synthesized elements (typically 56Ni), stored heat deposited by the explosion shock in the envelope of a supergiant star, or interaction between the SN debris and slowly-moving, hydrogen-rich circumstellar material. Here we report on a new class of luminous SNe whose observed properties cannot be explained by any of these known processes. These include four new SNe we have discovered, and two previously unexplained events (SN 2005ap; SCP 06F6) that we can now identify as members. These SNe are all ~10 times brighter than SNe Ia, do not show any trace of hydrogen, emit significant ultra-violet (UV) flux for extended periods of time, and have late-time decay rates which are inconsistent with radioactivity. Our data require that the observed radiation is emitted by hydrogen-free material distributed over a large radius (~10^15 cm) and expanding at high velocities (>10^4 km s^-1). These long-lived, UV-luminous events can be observed out to redshifts z>4 and offer an excellent opportunity to study star formation in, and the interstellar medium of, primitive distant galaxies.

We present the results of a Palomar Transient Factory (PTF) archival search for blue transients which lie in the magnitude range between "normal" core-collapse and superluminous supernovae (i.e. with $-21\,{\leq}M_{R\,(peak)}\,{\leq}-19$). Of the six events found after excluding all interacting Type~IIn and Ia-CSM supernovae, three (PTF09ge, 09axc and 09djl) are coincident with the centers of their hosts, one (10iam) is offset from the center, and for two (10nuj and 11glr) a precise offset can not be determined. All the central events have similar rise times to the He-rich tidal disruption candidate PS1-10jh, and the event with the best-sampled light curve also has similar colors and power-law decay. Spectroscopically, PTF09ge is He-rich, while PTF09axc and 09djl display broad hydrogen features around peak magnitude. All three central events are in low star-formation hosts, two of which are E+A galaxies. Our spectrum of the host of PS1-10jh displays similar properties. PTF10iam, the one offset event, is different photometrically and spectroscopically from the central events and its host displays a higher star formation rate. Finding no obvious evidence for ongoing galactic nuclei activity or recent star formation, we conclude that the three central transients likely arise from the tidal disruption of a star by a super-massive black hole. We compare the spectra of these events to tidal disruption candidates from the literature and find that all of these objects can be unified on a continuous scale of spectral properties. The accumulated evidence of this expanded sample strongly supports a tidal disruption origin for this class of nuclear transients.

Abstract The JWST NIRSpec integral field unit (IFU) presents a unique opportunity to observe directly imaged exoplanets from 3 to 5 μ m at moderate spectral resolution ( R ∼ 2700) and thereby better constrain the composition, disequilibrium chemistry, and cloud properties of their atmospheres. In this work, we present the first NIRSpec IFU high-contrast observations of a substellar companion that requires starlight suppression techniques. We develop specific data-reduction strategies to study faint companions around bright stars and assess the performance of NIRSpec at high contrast. First, we demonstrate an approach to forward model the companion signal and the starlight directly in the detector images, which mitigates the effects of NIRSpec’s spatial undersampling. We demonstrate a sensitivity to planets that are 3 × 10 −6 fainter than their stars at 1″, or 3 × 10 −5 at 0.″3. Then, we implement a reference star point-spread function subtraction and a spectral extraction that does not require spatially and spectrally regularly sampled spectral cubes. This allows us to extract a moderate resolution ( R ∼ 2,700) spectrum of the faint T dwarf companion HD 19467 B from 2.9 to 5.2 μ m with a signal-to-noise ratio of ∼10 per resolution element. Across this wavelength range, HD 19467 B has a flux ratio varying between 10 −5 and 10 −4 and a separation relative to its star of 1.″6. A companion paper by Hoch et al. more deeply analyzes the atmospheric properties of this companion based on the extracted spectrum. Using the methods developed here, NIRSpec’s sensitivity may enable direct detection and spectral characterization of relatively old (∼1 Gyr), cool (∼250 K), and closely separated (∼3–5 au) exoplanets that are less massive than Jupiter.

Abstract We present the discovery of 13 new widely separated T dwarf companions to M dwarf primaries, identified using Wide-field Infrared Survey Explorer/NEOWISE data by the CatWISE and Backyard Worlds: Planet 9 projects (hereafter BYW). This sample represents an ∼60% increase in the number of known M + T systems, and allows us to probe the most extreme products of binary/planetary system formation, a discovery space made available by the CatWISE2020 catalog and the BYW effort. Highlights among the sample are WISEP J075108.79-763449.6, a previously known T9 thought to be old due to its spectral energy distribution, which was found by Zhang et al. (2021b) to be part of a common proper motion pair with L34-26 A, a well-studied young M3 V star within 10 pc of the Sun; CWISE J054129.32-745021.5 B and 2MASS J05581644-4501559 B, two T8 dwarfs possibly associated with the very fast-rotating M4 V stars CWISE J054129.32745021.5 A and 2MASS J05581644-4501559 A; and UCAC3 52-1038 B, which is among the widest late-T companions to main-sequence stars, with a projected separation of ∼7100 au. The new benchmarks presented here are prime JWST targets, and can help us place strong constraints on the formation and evolution theory of substellar objects as well as on atmospheric models for these cold exoplanet analogs.

Abstract We present the first results of an extensive spectroscopic survey of directly imaged planet host stars. The goal of the survey is the measurement of stellar properties and abundances of 15 elements (including C, O, and S) in these stars. In this work, we present the analysis procedure and the results for an initial set of five host stars, including some very well-known systems. We obtain C/O ratios using a combination of spectral modeling and equivalent-width measurements for all five stars. Our analysis indicates solar C/O ratios for HR 8799 (0.59 ± 0.11), 51 Eri (0.54 ± 0.14), HD 984 (0.63 ± 0.14), and GJ 504 (0.54 ± 0.14). However, we find a supersolar C/O (0.81 ± 0.14) for HD 206893 through spectral modeling. The ratios obtained using the equivalent-width method agree with those obtained using spectral modeling but have higher uncertainties (∼0.3 dex). We also calculate the C/S and O/S ratios, which will help us to better constrain planet formation, especially once planetary sulfur abundances are measured using JWST. Finally, we find no evidence of highly elevated metallicities or abundances for any of our targets, suggesting that a super metal-rich environment is not a prerequisite for large, widely separated gas planet formation. The measurement of elemental abundances beyond carbon and oxygen also provides access to additional abundance ratios, such as Mg/Si, which could aid in further modeling of their giant companions.