Stjernen V Sagittae er den neste kandidaten som eksploderer i stjernepyroteknikk, og et team med astronomer satte året for den katastrofale eksplosjonen i 2083, eller derimot. V Sagittae er i stjernebildet Sagitta (latin for pilen), en svak og knapt merkbar konstellasjon på den nordlige himmelen. V Sagittae er omtrent 1100 lysår fra Jorden.
I 1902 oppdaget astronomer V Sge som en variabel stjerne, og i 1963 identifiserte et team av astronomer ledet av amerikanske George Herbig det som en binærstjerne. Det er i en klasse med stjerner som kalles kataklysmiske variabler (CV), der en vanlig stjerne går i bane rundt en hvit dverg. Den omløpende stjernen er den primære stjernen, og den sekundære stjernen er en masseoverførende stjerne.
I en kataklysmisk variabel er de to stjernene tett nok sammen at den hvite dvergens tyngdekraft forvrenger sekundærstjernen. Materiale fra sekundærstjernen, eller donorstjernen, trekkes inn i en skillering rundt den hvite dvergen. Materialet i skilleplaten avgir sterk UV- og røntgenenergi når det faller ned i den hvite dvergen.
"I alle andre kjente CV-er er den hvite dvergen mer massiv enn den kretsende normale stjernen, så V Sge er helt unik."
Professor Emeritus Bradley E. Schaefer, LSU Institutt for fysikk og astronomi; Hovedforfatter
I følge ny forskning er V Sge-stjernene i en dødsspiral. I løpet av de neste tiårene vil V Sge lysne dramatisk. Så, nær 2083, vil den nå et vippepunkt. Det vil være så mye masseoverføring fra giverstjernen til den hvite dvergen at giverstjernen vil spiral nærmere til de smelter sammen. Den uunngåelige fusjonen vil føre til en katastrofal nova.
Professor Emeritus Bradley E. Schaefer, LSU Institutt for fysikk og astronomi, ledet den nye studien.
"Vi har nå en sterk spådom for V Sges fremtid," sa professor Schaefer i en pressemelding. ”I løpet av de neste tiårene vil stjernen lysne raskt. Rundt året 2083 vil dens utvinningsgrad øke katastrofalt og søl masse med utrolig høye rater på den hvite dvergen, med dette materialet som gliser bort. I de siste dagene av denne dødsspiralen vil all massen fra følgesstjernen falle ned på den hvite dvergen, og skape en supermassiv vind fra den sammenslående stjernen, og fremstå så lys som Sirius, muligens til og med så lys som Venus. ”
Den nye forskningen ble presentert på American Astronomical Society sitt årsmøte.
Kataklysmiske variabler er en stor mangfoldig kategori av stjerner med mange forskjellige typer. V Sge er blant den mest ekstreme typen. I V Sges tilfelle er giverstjernen nesten fire ganger så massiv som sin hvite dvergkompis, noe som gjør den til den eneste kjente CV-en der giverstjernen er mer massiv enn dvergen.
V Sge er omtrent 100 ganger mer lysende enn noen av de andre kjente CV-ene. Paret driver med en enorm kraftig stjernevind, og dette gir en spektakulær avslutning på det binære systemet. Den ekstreme lysstyrken betyr bare en ting: den hvite dvergen stripper mer og mer materiale fra giverstjernen. Noe av dette materialet vil samle seg på den hvite dvergen, og noen blir akselerert i rommet bort fra den hvite dvergen i en voldsom solvind, og tetter systemet. Etter hvert vil giverstjernen miste så mye materiale at det går i bane og de to vil kollidere.
"I alle andre kjente CV-er er den hvite dvergen mer massiv enn den kretsende normale stjernen, så V Sge er helt unik," sa Schaefer.
Astronomer har visst i lang tid at V Sge var en uvanlig binær med rare egenskaper. Men først nå har de forstått at paret var i en skjerpet dødsspiral. Det er fordi det er arkiverte bilder av V Sge som går tilbake til 1890-tallet som viser stjernen lyser over tid ettersom den hvite dvergen henter mer og mer materiale fra giveren.
"Tidligere har astronomer studert V Sge, og er klar over at det er et uvanlig system med ekstreme egenskaper," sa Juhan Frank, medlem av teamet. "Imidlertid var det ingen som hadde innsett at den binære bane gikk veldig raskt."
V Sge opplever ekstrem lysning med en faktor 10x og 2.5 størrelser siden omtrent 1907, ifølge arkivet med bilder fra American Association of Variable Star Observers.
"V Sge får eksponentielt lysstyrke med en doblingstidsskala på 89 år," sa Frank. "Denne lysningen kan bare føre til at massen som faller av den normale følgesstjernen øker eksponentielt, til syvende og sist fordi den binære bane svirrer raskt."
"I påvente av dette raske forfallet av bane, blir skjebnen til V Sge forseglet," uttalte Schaefer. “Den kritiske og enkle fysikken er avledet av at V Sge har følgesstjernen som er mye mer massiv enn den hvite dvergstjernen, så å tvinge masseoverføringshastigheten til å stige eksponentielt. I vente med de neste tiårene vil V Sge gå i spiral i raskt tempo med økende lysstyrke. ”
"Uunngåelig vil denne innspiralen klimaks når mesteparten av gassen i den normale stjernen faller på den hvite dvergen, alt i løpet av de siste ukene og dagene," sa Schaefer. "Denne fallende massen vil frigjøre en enorm mengde potensiell energi på tyngdekraften, føre en stjernevind som aldri før sett, og heve systemets lysstyrke til bare kort enn supernovaene på topp."
Med alle de historiske dataene, var teamet i stand til å beregne når V Sge vil kollidere sammen.
"Fra denne kritiske nye inngangen til doble tidsskalaen på 89 år blir det mulig å beregne den fremtidige utviklingen av V Sge direkte, alt ved å bruke standardligninger som beskriver de mange fysiske mekanismene som er involvert," sa Schaefer.
Beregningene viser at den kataklysmiske kollisjonen vil skje i 2083 +/- 16 år.
"Usikkerheten på denne datoen er ± 16 år, som hovedsakelig skyldes at de ikke har et perfekt mål på doble tidsskalaen på grunn av den store iboende jitteren i lysstyrken i den historiske posten," sa Frank. "Derfor vil sammenslåingen være omtrent mellom 2067 og 2099, mest sannsynlig i nærheten av midten av dette området."
Topplysstyrken vil vare omtrent en måned, og den vil være i mellom Venus og Sirius i så måte. Når de to stjernene har slått seg sammen, vil giverstjernen være borte, og bare en eneste rød gigantisk stjerne vil være igjen. Den stjernen vil ha en kjerne av degenerert elektronstoff, som består av elektroner som blir tvunget til den laveste energitilstanden av det overliggende materialet. Det overliggende materialet i dette tilfellet vil være et hydrogenforbrenningslag omgitt av en enorm glorie med stort sett hydrogen.
Når sammenslåingen og lysningen skjer, vil den være historisk. V Sge-arrangementet vil ikke være så lyst som den berømte Kepler Supernova fra 1604. Keplers Supernova var synlig på dagen på himmelen i omtrent tre uker, og den ble spilt inn av flere sivilisasjoner rundt om i verden på den tiden. Men V Sge vil også være synlig med det blotte øye.
"Dermed vil V Sge virke oppsiktsvekkende lys på nattehimmelen," sa Schaefer. "Dette er vesentlig lysere enn tidenes lyseste kjente nova (på -0,5) for litt over et århundre siden, og forrige gang noen 'gjestestjerne' dukket opp lysere var Keplers Supernova i år 1604."
"Nå kan mennesker over hele verden vite at de vil se en fantastisk gjestestjerne som skinner som den lyseste på himmelen i en måned eller så, som blir pekt på av pilen rett under Cygnus, Svanen," sa Schaefer.
Romanene som er skapt av denne typen sammenslåing brukes som standardlys i astronomi, slik at astronomer kan måle enorme avstander. Noen romaner legger også igjen rester, selv om de ikke er like energiske eller massive som supernova-rester. Nova-rester kan vare i noen århundrer.
Mer:
- Pressemelding: Binary Star V Sagittae to Explode as very Bright ‘Nova’ by Century’s End
- Støttende informasjon: https://www.lsu.edu/physics/v_sagittae.php
- Space Magazine: Denne stjernen har gått Nova hvert år, i millioner av år
