Ένα νέο είδος θερμοπυρηνικής αστρικής έκρηξης

Μια ομάδα αστρονόμων με τη βοήθεια του Ευρωπαϊκού Νότιου Αστεροσκοπείου πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο (ESOVLT) ένας νέος τύπος αστρικής έκρηξης – μια μικρονόβα. Αυτές οι εκρήξεις συμβαίνουν στην επιφάνεια ορισμένων άστρων και το καθένα μπορεί να καεί μέσα από περίπου 3,5 δισεκατομμύρια Μεγάλες Πυραμίδες της Γκίζας από αστρικό υλικό μέσα σε λίγες μόνο ώρες.

«Έχουμε εντοπίσει και εντοπίσει για πρώτη φορά αυτό που ονομάζουμε μικρονόβα», εξηγεί ο Simon Scaringi, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Durham στο Ηνωμένο Βασίλειο, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης για αυτές τις εκρήξεις που δημοσιεύτηκε σήμερα στο Nature. “Αυτό το φαινόμενο αμφισβητεί την κατανόησή μας για το πώς συμβαίνουν οι θερμοπυρηνικές εκρήξεις στα αστέρια. Νομίζαμε ότι γνωρίζαμε, αλλά αυτή η ανακάλυψη προτείνει έναν εντελώς νέο τρόπο για να τις επιτύχουμε”, προσθέτει.

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν νέο τύπο έκρηξης που συμβαίνει σε άσπρος νάνος Τα αστέρια βρίσκονται σε δύο αστρικά συστήματα. Αυτό το βίντεο συνοψίζει την ανακάλυψη.

Οι μικρονόβα είναι πολύ ισχυρά γεγονότα, αλλά μικρά σε αστρονομική κλίμακα. Είναι πολύ λιγότερο ενεργητικοί από τις αστρικές εκρήξεις γνωστές ως novas, τις οποίες οι αστρονόμοι γνωρίζουν εδώ και αιώνες. Και οι δύο τύποι εκρήξεων συμβαίνουν σε λευκούς νάνους, νεκρούς αστέρες των οποίων οι μάζες είναι ίδιες με τον ήλιο μας, αλλά τόσο μικρές όσο η Γη.

Ένας λευκός νάνος σε ένα σύστημα δύο αστέρων μπορεί να κλέψει ύλη, κυρίως υδρογόνο, από το συνοδό του αστέρι, εάν είναι αρκετά κοντά το ένα στο άλλο. Όταν αυτό το αέριο πέφτει στην υπερ-καυτή επιφάνεια του λευκού νάνου αστέρα, προκαλεί την εκρηκτική σύντηξη ατόμων υδρογόνου στο ήλιο. Στις σουπερνόβα, αυτές οι θερμοπυρηνικές εκρήξεις συμβαίνουν σε ολόκληρη την αστρική επιφάνεια. «Τέτοιες εκρήξεις αναγκάζουν ολόκληρη την επιφάνεια του λευκού νάνου να καίει και να λάμπει έντονα για αρκετές εβδομάδες», εξηγεί η συν-συγγραφέας Nathalie Degenar, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ στην Ολλανδία.

Η εντύπωση αυτού του καλλιτέχνη δείχνει ένα σύστημα δύο αστέρων όπου μπορούν να εμφανιστούν μικρονόβα. Ο μπλε δίσκος που περιστρέφεται γύρω από τον φωτεινό λευκό νάνο στο κέντρο της εικόνας είναι κατασκευασμένος από υλικό, κυρίως υδρογόνο, που έχει κλαπεί από το συνοδό του αστέρι. Προς το κέντρο του δίσκου, ο λευκός νάνος χρησιμοποιεί τα ισχυρά μαγνητικά του πεδία για να κατευθύνει το υδρογόνο προς τους πόλους του. Όταν η ύλη πέφτει στην καυτή επιφάνεια του άστρου, προκαλεί μια έκρηξη μικρονόβα, που περιέχεται από μαγνητικά πεδία σε έναν από τους πόλους του λευκού νάνου. Πίστωση: ESO/M. Kornmeiser, El Calcada

Οι μικρονόβα είναι παρόμοιες εκρήξεις που είναι μικρότερες και ταχύτερες, διαρκούν μόνο αρκετές ώρες. Εμφανίζονται σε μερικούς λευκούς νάνους με ισχυρά μαγνητικά πεδία, τα οποία κατευθύνουν το υλικό προς τους μαγνητικούς πόλους του άστρου. Για πρώτη φορά, είδαμε τώρα ότι η σύντηξη υδρογόνου μπορεί επίσης να συμβεί με τοπικό τρόπο. Το καύσιμο υδρογόνου μπορεί να περιέχεται στη βάση των μαγνητικών πόλων ορισμένων λευκών νάνων, επομένως η σύντηξη συμβαίνει μόνο σε αυτούς τους μαγνητικούς πόλους», λέει ο Paul Grote, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο Radboud στην Ολλανδία και συν-συγγραφέας της μελέτης.

«Αυτό οδηγεί στην έκρηξη βομβών σύντηξης micronova, οι οποίες έχουν περίπου το ένα εκατομμυριοστό της δύναμης μιας έκρηξης nova, εξ ου και το όνομα micronova», συνεχίζει ο Groot. Αν και το “μερικό” μπορεί να υποδηλώνει ότι αυτά τα γεγονότα είναι μικρά, μην κάνετε λάθος: μόνο μία από αυτές τις εκρήξεις θα μπορούσε να κάψει περίπου 20.000.000 τρισεκατομμύρια κιλά, ή περίπου 3,5 δισεκατομμύρια από τις Μεγάλες Πυραμίδες της Γκίζας.^[1]

Η εντύπωση αυτού του καλλιτέχνη δείχνει ένα σύστημα δύο αστέρων, με έναν λευκό νάνο (στο πρώτο πλάνο) και ένα αστέρι σύντροφο (στο βάθος), όπου μπορούν να εμφανιστούν μικρονόβα. Ο λευκός νάνος κλέβει το υλικό από τον σύντροφό του, το οποίο κατευθύνεται προς τους πόλους του. Όταν η ύλη πέφτει στην καυτή επιφάνεια του λευκού νάνου, προκαλεί μια έκρηξη μικρονόβα, που βρίσκεται σε έναν από τους πόλους του άστρου. Πίστωση: Mark Garlick

Αυτή η νέα μικροδομή αμφισβητεί την κατανόηση των αστρονόμων για τις εκρήξεις αστεριών και μπορεί να είναι πιο άφθονες από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. “Απλώς δείχνει πόσο δυναμικό είναι το σύμπαν. Αυτά τα γεγονότα μπορεί στην πραγματικότητα να είναι πολύ συνηθισμένα, αλλά επειδή είναι τόσο γρήγορα, είναι δύσκολο να τα πιάσεις στη δράση”, εξηγεί ο Scaringi.

Η ομάδα αντιμετώπισε για πρώτη φορά αυτές τις μυστηριώδεις μικροεκρήξεις κατά την ανάλυση δεδομένων από NASAΔιερχόμενος δορυφόρος έρευνας εξωπλανητών (αυτός-τράγος). “Κοιτάζοντας τα αστρονομικά δεδομένα που συλλέχθηκαν από το TESS της NASA, ανακαλύψαμε κάτι ασυνήθιστο: μια φωτεινή λάμψη οπτικού φωτός που διαρκεί για λίγες ώρες. Για περαιτέρω έρευνα, βρήκαμε πολλά παρόμοια σήματα”, λέει ο Degenar.

Αυτό το βίντεο δείχνει μια κινούμενη εικόνα μιας έκρηξης Micronova. Ο μπλε δίσκος που περιστρέφεται γύρω από τον φωτεινό λευκό νάνο στο κέντρο της εικόνας είναι κατασκευασμένος από υλικό, κυρίως υδρογόνο, που έχει κλαπεί από το συνοδό του αστέρι. Προς το κέντρο του δίσκου, ο λευκός νάνος χρησιμοποιεί τα ισχυρά μαγνητικά του πεδία για να κατευθύνει το υδρογόνο προς τους πόλους του. Όταν η ύλη πέφτει στην καυτή επιφάνεια του άστρου, προκαλεί μια έκρηξη μικρονόβα, που περιέχεται από μαγνητικά πεδία σε έναν από τους πόλους του λευκού νάνου. Πίστωση: ESO/L. Calsada, M. Cornmeiser

Η ομάδα παρατήρησε τρεις μικρονόβα χρησιμοποιώντας το TESS: δύο είναι γνωστοί λευκοί νάνοι, αλλά ο τρίτος απαιτούσε περαιτέρω παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας το όργανο X-shooter στο VLT του ESO για να επιβεβαιώσει την κατάσταση του λευκού νάνου.

«Με τη βοήθεια του πολύ μεγάλου τηλεσκοπίου της ESO, ανακαλύψαμε ότι όλες αυτές οι λάμψεις φωτός παράγονται από λευκούς νάνους», λέει ο Degenar. «Αυτή η παρατήρηση ήταν κρίσιμη για την ερμηνεία του αποτελέσματος μας και της ανακάλυψης του Micronova», προσθέτει ο Scaringi.

Το animation αυτού του καλλιτέχνη δείχνει ένα σύστημα δύο αστέρων όπου το ένα στοιχείο είναι ένα συνηθισμένο αστέρι και το άλλο είναι ένας λευκός νάνος που εμφανίζεται περικυκλωμένος από έναν δίσκο αερίου και σκόνης. Ένας λευκός νάνος σε ένα σύστημα δύο αστέρων μπορεί να κλέψει ύλη, κυρίως υδρογόνο, από το συνοδό του αστέρι, εάν είναι αρκετά κοντά το ένα στο άλλο. Πίστωση: ESO/M. Kornmeiser

Η ανακάλυψη των macronovas προστίθεται στο ρεπερτόριο των γνωστών αστρικών εκρήξεων. Η ομάδα τώρα θέλει να καταγράψει περισσότερα από αυτά τα άπιαστα γεγονότα, τα οποία θα απαιτήσουν έρευνες μεγάλης κλίμακας και γρήγορες μετρήσεις παρακολούθησης. Ο Scaringi καταλήγει στο συμπέρασμα ότι «η ταχεία απόκριση από τηλεσκόπια όπως το τηλεσκόπιο νέας τεχνολογίας VLT ή ESO και η γκάμα των διαθέσιμων οργάνων θα μας επιτρέψουν να αποκαλύψουμε με περισσότερες λεπτομέρειες τι είναι αυτά τα αινιγματικά μικροσωματίδια».

Αναφορά: “Local thermonuclear explosions from accumulating magnetic white dwarfs” των S. Scaringi, P. J. Groot, C. Knigge, A. J. Bird, E. Breedt, D. H. Buckley, Y. Cavecchi, N. D. Degenaar, D. de Martino, C. Φράτα, Κ. Ikevich, E. Cording, J.B. Lasota, C. Littlefield, C. F. Manara, M. O’Brien, P. Szkody και FX Timmes, 20 Απριλίου 2022, Διαθέσιμο εδώ. ιδιοσυγκρασία φύση.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04495-6

Σημειώσεις

1. Χρησιμοποιούμε τρισεκατομμύρια για να σημαίνει ένα εκατομμύριο εκατομμύριο (1.000.000.000.000 ή 10¹²) και δισεκατομμύριο σημαίνει χίλια εκατομμύρια (1.000.000.000 ή 10⁹). Η Μεγάλη Πυραμίδα της Γκίζας στο Κάιρο της Αιγύπτου (γνωστή και ως Πυραμίδα του Khufu ή η Πυραμίδα του Khufu) ζυγίζει περίπου 5.900.000.000 κιλά.

περισσότερες πληροφορίες

Αυτή η έρευνα παρουσιάστηκε σε μια εργασία με τίτλο “Τοπικές θερμοπυρηνικές εκρήξεις συσσωρευμένων μαγνητικών λευκών νάνων” για να εμφανιστεί σε ιδιοσυγκρασία φύση. Μια επακόλουθη επιστολή με τίτλο «Ενεργοποίηση μικρονόβας από μαγνητικά περιορισμένες ροές προσαύξησης σε συσσωρευτικούς λευκούς νάνους» έγινε δεκτή για δημοσίευση στο Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

ομάδα σε ιδιοσυγκρασία φύση Η έρευνα γίνεται από τον S. Scaringi (Center for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, UK [CEA]), P. J. Groot (Τμήμα Αστροφυσικής, Πανεπιστήμιο Radboud, N? Megen, Ολλανδία [IMAPP] και το Νοτιοαφρικανικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο, Κέιπ Τάουν, Νότια Αφρική [SAAO] και Τμήμα Αστρονομίας, Πανεπιστήμιο του Κέιπ Τάουν, Νότια Αφρική [Cape Town]), C. Knigge (Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας, Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον, Σαουθάμπτον, Η.Β. [Southampton]), A.J. Bird (Southampton), E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), DAH Buckley (SAAO, Cape Town, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, Νότια Αφρική), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México), ND Degenaar (Anton Pannekoek Institute of Astronomy, Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ, Άμστερνταμ, Ολλανδία), D. de Martino (INAF-Osservatorio Nasservatorio Astronomi, Ιταλία), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Ilkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Αστρονομικό Κέντρο Nicolas Copernicus, Πολωνική Ακαδημία Επιστημών, Βαρσοβία, Πολωνία, και Ινστιτούτο Αστροφυσικής στο Παρίσι, Πανεπιστήμια CNRS και Σορβόννης, Παρίσι, Γαλλία), C. Littlefield (Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Notre Dame, ΗΠΑ και Τμήμα Αστρονομία, Πανεπιστήμιο της ΟυάσιγκτονΣιάτλ, Η.Π.Α [UW]), CF Manara (Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο, Garching, Γερμανία [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), FX Timmes (School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Arizona, USA, Joint Institute for Nuclear Astrophysics – Center for Element Evolution, USA) .