Астрономите стават свидетели на рентгеновата „огнена топка“ на звездна Нова за първи път


Краткото, но колосално изригване на мъртва звезда, подложена на нова експлозия, е уловено от един от най-мощните рентгенови инструменти в космоса.

Съвместният немско-руски телескоп eROSITA на борда на космическата обсерватория Spektr-RG в L2 Точка на Лагранж (да, домът на Уеб), уловен за първи път така, както е известно като фазата на „огнено кълбо“ на класическата нова. Тези рентгенови данни най-накрая потвърдиха чрез наблюдение прогнозата от 1990 г. за физиката на новите.

Въпросната нова е известна като YZ Reticuli, открита на 15 юли 2020 г., на разстояние от около 8250 светлинни години, близо до южното съзвездие на Ретикулум. Анализът разкри, че това преходно изсветляване вероятно е резултат от това, което наричаме класическа нова – изригване от звезда бяло джудже.

Ето как работи. Звездата бяло джудже е това, което смятаме за „мъртва“ звезда – колапсиралото ядро ​​на звезда, която е била до около 8 пъти по-голяма от масата на Слънцето, след като е достигнала края на живота си на атомен синтез (главна последователност), и изхвърли външния си материал. Други обекти от този вид включват неутронни звезди (между 8 и 30 слънчеви маси) и черни дупки (нещо по-голямо от това).

Белите джуджета са малки и плътни: между размера на Земята и Луната, приблизително и до толкова масивни, колкото 1,4 Слънца. Тази граница на масата е известна като границата на Чандрасекар: ако бяло джудже надхвърли тази граница, то става толкова нестабилно, че избухва в грандиозна свръхнова.

Белите джуджета също могат – често – да бъдат в двоични системи с по-големи (макар и по-малко масивни) звезди. Ако са в достатъчно близка взаимна орбита, бялото джудже може да източи материал от своя двоичен спътник.

Този материал е предимно водород; натрупва се върху повърхността на бялото джудже, където се нагрява. В крайна сметка масата става толкова голяма, че налягането и температурата на дъното на водородния слой са достатъчни, за да възпламенят атомния синтез върху повърхността на бялото джудже; това предизвиква термоядрена експлозия, изхвърляйки насилствено излишния материал в космоса. Здравей, нова.

По време на второто си изследване на цялото небе от юни до декември 2020 г., eROSITA многократно помете района на небето, съдържащ бялото джудже. При първите му 22 паса всичко изглеждаше нормално, можеше да бъде хлабаво. На 23-ия проход обаче, започвайки на 7 юли 2020 г., изключително ярък, мек източник на рентгенови лъчи се появи на това, което по-късно беше идентифицирано като YZ Reticuli – само за да изчезне отново при следващото преминаване, което означава, че цялата светкавица не може да са продължили повече от осем часа.

Това беше 11 часа преди оптичното изсветляване на източника. Това, казват астрономите, е напълно в съответствие с теоретичното моделиране на фазата на “огненото кълбо” на нова. (Предишни наблюдения на нова огнена топка са направени в оптични дължини на вълната и засягат разширяващото се изхвърляне, когато звездата изригва – напълно различен етап на новата.)

Според а прогнозата е напреднала през 1990 г, много кратка фаза на “огнено кълбо” трябва да се проведе между бягащия синтез, който предизвиква експлозията, и изсветляването на звездата в оптичните дължини на вълната. Тази фаза трябва да изглежда като мека, къса и ярка светкавица на рентгеново лъчение, преди звездата да изсветлее в оптичните дължини на вълната.

Това, според теорията, се случва, защото разширяващият се материал достига фотосферата на бялото джудже, или „повърхността“. За кратък период от време външното ускорение на този материал съвпада с вътрешното ускорение, дължащо се на гравитацията на звездата, което кара бялото джудже да се нагрява и блести с максимална яркост, известно като Едингтън светимост.

Тъй като експлозията продължава да се разширява, тя се охлажда, което води до изместване на излъчваната светлина от по-енергичните дължини на вълната на рентгеновите лъчи към оптичните. Обикновено това е, когато виждаме нова да изсветлява.

Резултатите позволиха на екипа да направи няколко ключови измервания на въпросното бяло джудже. Те включват точното време на термоядрената реакция и температурната еволюция на бялото джудже през цялото времетраене на новото събитие. Теоретичната работа също така предполага, че продължителността на фазата на огненото кълбо съответства на масата на бялото джудже. Използвайки тази информация, екипът изведе маса от 0,98 пъти масата на Слънцето.

Наблюдението, каза екипът, е било много щастливо. По време на своята четиригодишна мисия eROSITA се очаква да открие само една или две такива огнени топки, като се има предвид скоростта на нови в нашата галактика.

„С успешното откриване на светкавицата на YZ Reticuli от eROSITA, съществуването на рентгенови светкавици вече е потвърдено от наблюдение,“ пишат изследователите в своя документ.

„Нашето откриване също така добавя липсващото парче за измерване на общата енергия на нова и завършва цялата картина на фотосферната еволюция на термоядреното бягство.

Изследването е публикувано в природата.