Κυριακή, 2 Νοεμβρίου 2014

Παρακολουθώντας την έκρηξη καινοφανούς αστέρα. Astronomers image the exploding fireball stage of a nova

Οι εκρήξεις καινοφανών αστέρων είναι σχετικά σπάνια φαινόμενα, τα οποία προκαλούνται από λευκούς νάνους, δηλαδή τα ουράνια σώματα στα οποία εξελίσσονται οι αστέρες σχετικά μικρής μάζας, μετά τον «θάνατό» τους. Astronomers have reported near-infrared interferometric measurements of the angular size of Nova Delphini 2013, starting one day after the explosion and continuing with extensive time coverage during the first 43 days. The image shows Tycho’s supernova remnant. Image credit: X-ray – NASA / CXC / SAO; infrared – NASA / JPL-Caltech; optical – MPIA / Calar Alto / O.Krause et al.

Αστρονόμοι από το πανεπιστήμιο της Georgia στις ΗΠΑ, χρησιμοποιώντας την διάταξη τηλεσκοπίων CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy) κατέγραψαν με εξαιρετική λεπτομέρεια την εξέλιξη της έκρηξης ενός καινοφανούς αστέρα, που πραγματοποιήθηκε το καλοκαίρι του 2013 στον αστερισμό του Δελφίνου.

Τα δεδομένα αυτών των παρατηρήσεων μελετήθηκαν από 37 ερευνητές υπό την καθοδήγηση του αστρονόμου Gail Schaefer και δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature [The expanding fireball of Nova Delphini 2013].

Astronomers have observed the expanding thermonuclear fireball from a nova that erupted last year in the constellation Delphinus with unprecedented clarity. Last year, on Aug. 14, Japanese amateur astronomer Koichi Itagaki discovered a "new" star, promptly named Nova Delphinus 2013. Credit: Jimmy Westlake, Colorado Mountain College via Wikimedia Commons

Στις 14 Αυγούστου του 2013, ο ερασιτέχνης αστρονόμος Koichi Itagaki ανακάλυψε ένα “νέο” άστρο. Επρόκειτο για τον υπερκαινοφανή αστέρα που ονομάστηκε Nova Delphinus 2013 και προέκυψε από την έκρηξη ενός λευκού νάνου.

Ο λευκός νάνος αποτελεί το τελευταίο στάδιο ενός άστρου μικρής σχετικά μάζας, που έχει καταναλώσει τα πυρηνικά του καύσιμα. Αν όμως ένας λευκός νάνος σχηματίζει διπλό σύστημα με έναν άλλο «ενεργό» αστέρα, τότε υδρογόνο που προέρχεται από το άστρο-συνοδό συσσωρεύεται στην επιφάνεια του λευκού νάνου. Το αποτέλεσμα της συσσώρευσης αυτής είναι μια βίαιη έκρηξη – και η δημιουργία του λεγόμενου καινοφανούς αστέρα.

Καθώς ο λευκός νάνος ρουφά μέσω της βαρυτικής έλξης αργά αλλά σταθερά υδρογόνο από τον συνοδό του, δημιουργείται ένας “ωκεανός” υδρογόνου στην επιφάνειά του, με πάχος περίπου 200 μέτρων. Εξαιτίας της πίεσης που αναπτύσσεται λόγω της τεράστιας βαρύτητας στην επιφάνεια του λευκού νάνου, στο κάτω μέρος του στρώματος υδρογόνου προκαλείται θερμοπυρηνική σύντηξη του υδρογόνου.

Δημιουργείται δηλαδή μια αστρική βόμβα υδρογόνου. Η βίαιη εκτόνωση που ακολουθεί ονομάζεται έκρηξη του καινοφανούς αστέρα. Το φως που παράγεται από την έκρηξη υπερβαίνει σημαντικά την φωτεινότητα των κανονικών άστρων και μπορεί να παρατηρηθεί ακόμα και με γυμνό μάτι. Μετά από μερικές εβδομάδες το φαινόμενο εξασθενεί και ο καινοφανής αστέρας εξαφανίζεται.

Time evolution of the two-component model of Nova Delphini 2013; the time since the explosion (in days) is indicated in each panel; intensity refers to the flux per unit area. Image credit: G. H. Schaefer et al.

15 ώρες μετά την ανακάλυψη του Nova Del 2013 και μέσα σε 24 ώρες από την έκρηξη, οι αστρονόμοι της διάταξης CHARA μέτρησαν το μέγεθος και το σχήμα της (για πρώτη φορά μελετήθηκε έκρηξη καινοφανούς σε τόσο πρώιμο στάδιο). Οι παρατηρήσεις τους συνεχίστηκαν για 27 νύχτες στη διάρκεια των επόμενων δυο μηνών.

Ο καινοφανής απέχει απόσταση 14800 έτη φωτός από μας, οπότε μπορούμε να πούμε ότι η έκρηξη πραγματοποιήθηκε πριν από 15000 χρόνια περίπου.

Στις πρώτες παρατηρήσεις που έγιναν, η πύρινη σφαίρα της έκρηξης είχε μέγεθος συγκρίσιμο με την τροχιά της Γης γύρω από τον Ήλιο, ενώ μετά από 43 μέρες είχε επεκταθεί 20 φορές επιπλέον, με μια ταχύτητα μεγαλύτερη των 600 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο, φθάνοντας στο μέγεθος της τροχιάς του Ποσειδώνα γύρω από τον Ήλιο – τον τελευταίο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.

Animation of Fireball expansion.

Χιλιάδες καινοφανείς αστέρες έχουν καταγραφεί από το 1670. Μόνο όμως την τελευταία δεκαετία έγινε δυνατή η λεπτομερής καταγραφή των σταδίων της έκρηξης. Και η καταγραφή του Nova Del 2013 μας αποκαλύπτει με πρωτόγνωρη λεπτομέρεια το πως εξελίσσεται η έκρηξη ενός καινοφανούς αστέρα.