Kunstnerens inntrykk av eksplosjonen av RS Ophiuchi. Klikk for å forstørre
Astronomer la nylig merke til at den normalt svake stjernen RS Ophiuchi hadde lyst nok til å være synlig uten teleskop. Denne hvite dvergstjernen har lyst ut slik 5 ganger i løpet av de siste 100 årene, og astronomer tror den er i ferd med å kollapse i en nøytronstjerne. RS Ophiuchi er i et binært system med en mye større rød kjempestjerne. De to stjernene er så nærme at den hvite dvergen faktisk er inne i konvolutten til den røde kjempen, og eksploderer innenfra den hvert 20. år.
12. februar 2006 rapporterte amatørastronomer at en svak stjerne i stjernebildet Ophiuchus plutselig hadde blitt tydelig synlig på nattehimmelen uten hjelp av et teleskop. Registreringer viser at denne såkalte tilbakevendende nova, RS Ophiuchi (RS Oph), tidligere har nådd dette lysnivået fem ganger de siste 108 årene, sist i 1985. Den siste eksplosjonen har blitt observert i enestående detalj av en armada av rom- og bakkebaserte teleskoper.
I dag (fredag) på RAS National Astronomy Meeting på Leicester vil professor Mike Bode ved Liverpool John Moores University og Dr. Tim O’Brien fra Jodrell Bank Observatory presentere de siste resultatene som kaster nytt lys over hva som skjer når stjerner eksploderer.
RS Oph er drøyt 5.000 lysår unna Jorden. Den består av en hvit dvergstjerne (den supertette kjernen av en stjerne, omtrent på størrelse med jorden, som har nådd slutten av sin viktigste hydrogenforbrenningsfase og kaster de ytre lagene) i nær bane med en mye større rød kjempestjerne.
De to stjernene er så tett sammen at hydrogenrik gass fra de ytre lagene til den røde kjempen dras kontinuerlig inn på dvergen ved sin høye tyngdekraft. Etter rundt 20 år har det blitt anskaffet nok gass til at det løper en termonukleær eksplosjon på den hvite dvergens overflate. På mindre enn et døgn øker energiproduksjonen til over 100 000 ganger solskinnet, og den pålagte gassen (flere ganger jordens masse) kastes ut i verdensrommet med hastigheter på flere tusen km per sekund.
Fem eksplosjoner som dette per århundre kan bare forklares hvis den hvite dvergen er nær den maksimale masse den kunne ha uten å kollapse for å bli en enda tettere nøytronstjerne.
Det som også er veldig uvanlig i RS Oph, er at den røde giganten mister enorme mengder gass i en vind som omslutter hele systemet. Som et resultat oppstår eksplosjonen på den hvite dvergen “inne” i kameratens utvidede atmosfære, og den utkastede gassen smeller deretter inn i den med veldig høy hastighet.
Innen få timer etter varselet om det siste utbruddet av RS Oph ble videresendt til det internasjonale astronomiske samfunnet, svingte teleskoper både på bakken og i verdensrommet. Blant disse er NASAs Swift-satellitt som, som navnet antyder, kan brukes til å reagere raskt på ting som forandrer seg på himmelen. Inkludert i sin rustning av instrumenter er et røntgenteleskop (XRT), designet og bygget av University of Leicester.
"Vi skjønte fra de få røntgenmålingene som ble gjort sent i 1985-utbruddet at dette var en viktig del av spekteret å observere RS Oph så snart som mulig," sa professor Mike Bode ved Liverpool John Moores University, som ledet observerer kampanjen for utbruddet i 1985, og leder nå Swift-oppfølgingsteamet for den nåværende eksplosjonen.
"Forventningen var at det ville bli satt opp støt både i det kastede materialet og i den røde gigantens vind, med temperaturer opprinnelig opp til rundt 100 millioner grader - nesten 10 ganger så mye som i solens kjerne. Vi har ikke blitt skuffet! ”
De første observasjonene fra Swift, bare tre dager etter utbruddet begynte, avslørte en veldig lys røntgenkilde. I løpet av de første ukene ble det enda lysere og begynte deretter å visne, med spekteret som antydet at gassen avkjøles, selv om den fremdeles var ved en temperatur på titalls millioner grader. Dette var nøyaktig hva som var forventet da sjokket dyttet inn i den røde gigantens vind og bremset opp. Da skjedde noe bemerkelsesverdig og uventet med røntgenutslippet.
"Cirka en måned etter utbruddet økte røntgenlysstyrken til RS Oph veldig dramatisk," forklarte Dr. Julian Osborne ved University of Leicester. “Dette var antagelig fordi den varme, hvite dvergen, som fremdeles brenner kjernebrensel, så ble synlig gjennom den røde gigantens vind.
"Denne nye røntgenstrømningen var ekstremt variabel, og vi kunne se pulsasjoner som gjentas hvert 35. sekund. Selv om det er veldig tidlige dager, og det fremdeles blir tatt data, er en mulighet for variasjonen at dette skyldes ustabilitet i den kjernefysiske brennhastigheten på den hvite dvergen. "
I mellomtiden endret observatorier som jobbet med andre bølgelengder programmene sine for å observere hendelsen. Dr. Tim O'Brien fra Jodrell Bank Observatory, som gjorde sitt doktorgradsarbeid med eksplosjonen i 1985, og Dr. Stewart Eyres fra University of Central Lancashire, leder teamet som sikrer de mest detaljerte radioobservasjonene til dags dato begivenhet.
"I 1985 klarte vi ikke begynne å observere RS Oph før nesten tre uker etter utbruddet, og deretter med fasiliteter som var langt mindre kapable enn de som er tilgjengelig for oss i dag," sa Dr. O’Brien.
“Både radio- og røntgenobservasjoner fra forrige utbrudd ga oss forbløffende glimt av hva som skjedde mens utbruddet utviklet seg. I tillegg har vi denne gangen utviklet veldig mye mer avanserte datamodeller. Kombinasjonen av de to nå vil utvilsomt føre til en større forståelse av omstendighetene og konsekvensene av eksplosjonen.
"I 2006 ble de første observasjonene våre med Storbritannias MERLIN-system gjort bare fire dager etter utbruddet og viste at radioutslippet var mye lysere enn forventet," la Dr. Eyres til. “Siden den gang har det lysnet, bleknet og lysnet igjen. Med radioteleskoper i Europa, Nord-Amerika og Asia som nå overvåker hendelsen veldig nøye, er dette vår beste sjanse til å forstå hva som virkelig skjer. ”
Optiske observasjoner blir også innhentet av mange observatorier over hele kloden, inkludert robot-teleskopet Liverpool på La Palma. Observasjoner blir også gjennomført ved de lengre bølgelengdene til den infrarøde delen av spekteret.
"For første gang er vi i stand til å se virkningene av eksplosjonen og dens ettervirkninger ved infrarøde bølgelengder fra verdensrommet, med NASAs Spitzer-romteleskop," sier professor Nye Evans fra Keele University, som leder det infrarøde oppfølgingsteamet.
I mellomtiden overgår observasjonene vi allerede har hentet fra bakken, fra Storbritannias infrarøde teleskop på toppen av Mauna Kea på Hawaii, allerede langt fra dataene vi hadde under utbruddet i 1985.
"Den sjokkerte røde kjempevinden og materialet som kastes ut i eksplosjonen gir opphav til utslipp ikke bare ved røntgen-, optiske og radiobølgelengder, men også i den infrarøde, via koronale linjer (såkalte fordi de er fremtredende i solens veldig varm korona). Dette vil være avgjørende for å bestemme overflodene av elementene i materialet som kastes ut i eksplosjonen og for å bekrefte temperaturen på den varme gassen. "
26. februar 2006 var et høydepunkt i den observasjonskampanjen. I det som sikkert må være en unik hendelse, observerte fire rom-satellitter, pluss radioobservatorier over hele kloden, RS Oph samme dag.
"Denne stjernen kunne ikke ha eksplodert på et bedre tidspunkt for internasjonale grunn- og rombaserte studier av en hendelse som har endret seg hver gang vi ser på den," sa professor Sumner Starrfield fra Arizona State University, som leder den amerikanske siden av samarbeidet . "Vi er alle veldig spente og utveksler mange e-poster hver dag for å prøve å forstå hva som skjer den dagen og deretter forutsi atferden på den neste."
Det som er tydelig er at RS Oph oppfører seg som en “Type II” supernova-rest. Supernovaer av type II representerer den katastrofale døden til en stjerne minst 8 ganger solens masse. De sender også ut materiale med høy hastighet som samhandler med omgivelsene. Imidlertid tar hele evolusjonen av en supernova-rest titusenvis av år. I RS Oph skjer denne utviklingen bokstavelig talt foran øynene våre, rundt 100 000 ganger raskere.
"I utbruddet av RS Oph i 2006, har vi en unik mulighet til å forstå mye mer fullstendig slik som løpende termonukleære eksplosjoner og sluttpunktene for utviklingen av stjerner," sa professor Bode.
"Med de observasjonsverktøyene som nå er tilgjengelig, ser vår innsats for 21 år siden ganske primitiv til sammenligning."
Originalkilde: RAS News Release
