Een nieuw soort thermonucleaire starburst

Een team van astronomen met de hulp van de European Southern Observatory zeer grote telescoop (ESOVLT) een nieuw type stellaire explosie – een micronova. Deze explosies vinden plaats op het oppervlak van sommige sterren, en elke ster kan in slechts een paar uur door ongeveer 3,5 miljard Grote Piramides van Gizeh uit stellair materiaal opbranden.

“We hebben voor het eerst gedetecteerd en geïdentificeerd wat we een micronova noemen”, legt Simon Scaringi uit, een astronoom aan de Durham University in het VK, die de studie naar deze uitbarstingen leidde, die vandaag in Nature werd gepubliceerd. “Dit fenomeen daagt ons uit om te begrijpen hoe thermonucleaire explosies plaatsvinden in sterren. We dachten dat we het wisten, maar deze ontdekking suggereert een geheel nieuwe manier om ze te bereiken”, voegt hij eraan toe.

Astronomen hebben een nieuw type explosie ontdekt in witte dwerg De sterren bevinden zich in twee sterrenstelsels. Deze video vat de ontdekking samen.

Micronovae zijn zeer krachtige gebeurtenissen, maar klein op astronomische schaal; Ze zijn veel minder energiek dan starbursts die nova’s worden genoemd en die astronomen al eeuwenlang kennen. Beide soorten explosies vinden plaats op witte dwergen, dode sterren waarvan de massa hetzelfde is als die van onze zon, maar zo klein als de aarde.

Een witte dwerg in een tweesterrenstelsel kan materie, voornamelijk waterstof, stelen van zijn begeleidende ster als ze dicht genoeg bij elkaar staan. Wanneer dit gas op het superhete oppervlak van de witte dwergster valt, zorgt het ervoor dat waterstofatomen explosief samensmelten tot helium. In supernova’s vinden deze thermonucleaire explosies plaats over het gehele stellaire oppervlak. “Dergelijke explosies zorgen ervoor dat het hele oppervlak van de witte dwerg enkele weken brandt en fel schijnt”, legt co-auteur Nathalie Degenar, een astronoom aan de Universiteit van Amsterdam in Nederland, uit.

Deze artist’s impression toont een tweesterrensysteem waar micronova’s kunnen voorkomen. De blauwe schijf die om de heldere witte dwerg in het midden van de afbeelding draait, is gemaakt van materiaal, voornamelijk waterstof, dat is gestolen van zijn begeleidende ster. In het midden van de schijf gebruikt de witte dwerg zijn sterke magnetische velden om waterstof naar zijn polen te sturen. Wanneer materie op het hete oppervlak van de ster valt, veroorzaakt dit een micronova-explosie, die wordt ingesloten door magnetische velden aan een van de polen van de witte dwerg. Credit: ESO/M. Kornmeiser, El Calcada

Micronovae zijn soortgelijke explosies die kleiner en sneller zijn en slechts enkele uren duren. Ze komen voor in sommige witte dwergen met sterke magnetische velden, die materiaal naar de magnetische polen van de ster sturen. Voor het eerst hebben we nu gezien dat waterstoffusie ook lokaal kan plaatsvinden. Waterstofbrandstof kan aan de basis van de magnetische polen van sommige witte dwergen zitten, dus fusie vindt alleen plaats aan deze magnetische polen”, zegt Paul Grote, astronoom aan de Radboud Universiteit in Nederland en co-auteur van het onderzoek.

“Dit leidt tot de explosie van micronova-fusiebommen, die ongeveer een miljoenste van de kracht van een nova-explosie hebben, vandaar de naam micronova”, vervolgt Groot. Hoewel “gedeeltelijk” zou kunnen suggereren dat deze gebeurtenissen klein zijn, vergis je niet: slechts één van deze uitbarstingen zou ongeveer 20.000.000 biljoen kilogram kunnen verbranden, of ongeveer 3,5 miljard van de Grote Piramides van Gizeh.^[1]

Deze artist’s impression toont een tweesterrensysteem, met een witte dwerg (op de voorgrond) en een begeleidende ster (op de achtergrond), waar micronova’s kunnen voorkomen. De witte dwerg steelt het materiaal van zijn metgezel, die naar zijn polen is gericht. Wanneer materie op het hete oppervlak van de witte dwerg valt, veroorzaakt dit een micronova-explosie, die zich aan een van de polen van de ster bevindt. Krediet: Mark Garlick

Deze nieuwe microstructuur vormt een uitdaging voor het begrip van astronomen van starbursts en ze kunnen overvloediger zijn dan eerder werd gedacht. “Het laat gewoon zien hoe dynamisch het universum is. Deze gebeurtenissen zijn misschien heel gewoon, maar omdat ze zo snel gaan, is het moeilijk om ze in actie te zien”, legt Scaringi uit.

Het team kwam deze mysterieuze micro-uitbarstingen voor het eerst tegen bij het analyseren van gegevens van NASATransiting Exoplanet Survey Satellite (hij-geit). “Kijkend naar astronomische gegevens verzameld door NASA’s TESS, ontdekten we iets ongewoons: een felle flits van optisch licht die een paar uur aanhoudt. Voor verder onderzoek hebben we verschillende soortgelijke signalen gevonden”, zegt Degenar.

Deze video toont een animatie van een Micronova-explosie. De blauwe schijf die om de heldere witte dwerg in het midden van de afbeelding draait, is gemaakt van materiaal, voornamelijk waterstof, dat is gestolen van zijn begeleidende ster. In het midden van de schijf gebruikt de witte dwerg zijn sterke magnetische velden om waterstof naar zijn polen te sturen. Wanneer materie op het hete oppervlak van de ster valt, veroorzaakt dit een micronova-explosie, die wordt ingesloten door magnetische velden aan een van de polen van de witte dwerg. Credit: ESO/L. Calsada, M. Cornmeiser

Het team observeerde drie micronova’s met behulp van TESS: twee zijn bekende witte dwergen, maar de derde vereiste verdere waarnemingen met behulp van het X-shooter-instrument op ESO’s VLT om de toestand van de witte dwerg te bevestigen.

“Met behulp van ESO’s Very Large Telescope hebben we ontdekt dat al deze lichtflitsen werden geproduceerd door witte dwergen”, zegt Degenar. “Deze observatie was cruciaal bij het interpreteren van ons resultaat en de ontdekking van Micronova”, voegt Scaringi toe.

De animatie van deze kunstenaar toont een tweesterrensysteem waarbij de ene component een gewone ster is en de andere een witte dwerg die verschijnt omringd door een schijf van gas en stof. Een witte dwerg in een tweesterrenstelsel kan materie, voornamelijk waterstof, stelen van zijn begeleidende ster als ze dicht genoeg bij elkaar staan. Krediet: ESO/M. Kornmeiser

De ontdekking van macronova’s draagt ​​bij aan het repertoire van bekende starbursts. Het team wil nu meer van deze ongrijpbare gebeurtenissen vastleggen, waarvoor grootschalige onderzoeken en snelle vervolgmetingen nodig zijn. Scaringi concludeert dat “de snelle reactie van telescopen zoals de VLT of ESO’s New Technology Telescope en het scala aan beschikbare instrumenten ons in staat zullen stellen om in meer detail te onthullen wat deze raadselachtige microdeeltjes zijn.”

Referentie: “Lokale thermonucleaire explosies van accumulerende magnetische witte dwergen” door S. Scaringi, P.J. Groot, C. Knigge, A.J. Bird, E. Breedt, D.H. Buckley, Y. Cavecchi, N.D. Degenaar, D. de Martino, C. Done M Frata, K. Ikevich, E. Cording, J.B. Lasota, C. Littlefield, C.F. Manara, M. O’Brien, P. Szkody en FX Timmes, 20 april 2022, hier beschikbaar. de natuur temperen.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04495-6

Opmerkingen:

1. We gebruiken biljoen om een ​​miljoen miljoen te betekenen (1.000.000.000.000 of 10¹²) en miljard betekent duizend miljoen (1.000.000.000 of 10⁹). De Grote Piramide van Gizeh in Caïro, Egypte (ook bekend als de Piramide van Khufu of de Piramide van Khufu) weegt ongeveer 5.900.000.000 kg.

meer informatie

Dit onderzoek werd gepresenteerd in een paper getiteld “Lokale thermonucleaire explosies van accumulerende magnetische witte dwergen” om te verschijnen in de natuur temperen. Een vervolgbrief met de titel “Triggering micronovae by magnetically limited accretion fluxes in accreting white dwarfs” is geaccepteerd voor publicatie in Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society.

team op de natuur temperen Het onderzoek is gedaan door S. Scaringi (Center for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, UK [CEA]), P. J. Groot (afdeling Astrofysica, Radboud Universiteit, N? Megen, Nederland [IMAPP] en het South African Astronomical Observatory, Kaapstad, Zuid-Afrika [SAAO] en Afdeling Sterrenkunde, Universiteit van Kaapstad, Zuid-Afrika [Cape Town]), C. Knigge (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Southampton, VK [Southampton]), A.J. Bird (Southampton), E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), DAH Buckley (SAAO, Kaapstad, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, Zuid-Afrika), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México), ND Degenaar (Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde, Universiteit van Amsterdam, Amsterdam, Nederland), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napels, Italië), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Ilkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Nicolas Copernicus Astronomical Centre, Polish Academy of Sciences, Warschau, Polen, en Institute of Astrophysics in Parijs, CNRS en Sorbonne Universities, Parijs, Frankrijk), C. Littlefield (Department of Physics, University of Notre Dame, USA en Department of Astronomie, universiteit van WashingtonSeattle, VS [UW]), CF Manara (Europese Zuidelijke Sterrenwacht, Garching, Duitsland) [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), FX Timmes (School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Arizona, VS, Joint Institute for Nuclear Astrophysics – Center for Element Evolution, VS).