TABLE OF CONTENTS
Acknowledgements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii
Published Content and Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Table of Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x
List of Illustrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xii
List of Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiv
Chapter I: Introduction and Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Landscape Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Summary of Thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Chapter II: ZTF20aajnksq (AT 2020blt): A Fast Optical Transient at I 29
With No Detected Gamma-Ray Burst Counterpart . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3 Comparison to GRB Afterglows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4 Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.5 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Chapter III: iPTF Archival Search for Fast Optical Transients . . . . . . . . . 35
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2 Data and Candidate Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 Properties of the iPTF M-dwarf Flares . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.4 Rate of Relativistic Fast Optical Transients in iPTF . . . . . . . . . . 45
3.5 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.6 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Chapter IV: SN 2020bvc: a Broad-lined Type Ic Supernova with a Doublepeaked
Optical Light Curve and a Luminous X-ray and Radio Counterpart 52
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4.2 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.3 Light Curve Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.4 Spectroscopic Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.5 Modeling the Light Curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
4.6 Modeling the Fast Ejecta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.7 Early ZTF Light Curves of Nearby Ic-BL SNe . . . . . . . . . . . . 83
4.8 Summary and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.9 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chapter V: The Broad-lined Ic Supernova ZTF18aaqjovh (SN 2018bvw): An
Optically Discovered Engine-driven Supernova Candidate with Luminous
Radio Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.2 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
xi
5.3 Analysis and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.4 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Chapter VI: Evidence for Late-stage Eruptive Mass Loss in the Progenitor to
SN 2018gep, a Broad-lined Ic Supernova: Pre-explosion Emission and a
Rapidly Rising Luminous Transient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.2 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.3 Basic Properties of the Explosion and its Host Galaxy . . . . . . . . 146
6.4 Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.5 Comparison to Unclassified Rapidly Evolving Transients at High
Redshift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
6.6 Summary and Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
6.7 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
Chapter VII: AT2018cow: A Luminous Millimeter Transient . . . . . . . . . 195
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
7.2 Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
7.3 Basic Properties of the Shock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
7.4 Implications of Shock Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
7.5 Origin of the X-ray Emission and Emergence of a Compact Source . 226
7.6 Conclusions and Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
7.7 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Chapter VIII: TheKoala: AFast Blue Optical Transient with Luminous Radio
Emission from a Starburst Dwarf Galaxy at I = 027 . . . . . . . . . . . 238
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
8.2 Discovery and Basic Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
8.3 Comparison With Extragalactic Explosions . . . . . . . . . . . . . . 252
8.4 Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
8.5 Rate Estimate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
8.6 Prospects for Detecting X-ray Emission . . . . . . . . . . . . . . . . 269
8.7 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
8.8 Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Chapter IX: Other Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
9.1 ZTF19abvizsw: ACosmological AfterglowWithNo Detected Gammaray
Burst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
9.2 How Much CSM is Sufficient to Choke a Jet? . . . . . . . . . . . . . 276
9.3 Radio Observations of Ic-BL SNe Discovered by ZTF . . . . . . . . 277
Chapter X: The Future . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280