Nova je astronomický jev, který nastává v binárních soustavách, když bílý trpaslík odčerpává bohatý vodíkový plyn od svého společníka, což vyvolává nekontrolovanou termonukleární reakci na jejím povrchu. Tento jev byl pojmenován podle náhlého nárůstu světla, který může vypadat, jako by na noční obloze vznikla nová hvězda. Nicméně ejekty, tedy vyvržený materiál, který se tvoří bezprostředně po explozi, jsou extrémně malé. Astronomové dosud dokázali odvodit pouze počáteční fáze explozí pomocí nepřímých metod.
Nové Výzkumy z Centra Astronomie s Vysokým Rozlišením
V tomto kontextu se Centrum astronomie s vysokým rozlišením (CHARA Array) na Georgijské státní univerzitě podařilo získat detailní snímky prvních fází explozí dvou nov z roku 2021 prostřednictvím interferometrických pozorování v blízkém infračerveném spektru. Díky kombinaci světla z několika dalekohledů dosáhl CHARA Array extrémně vysokého prostorového rozlišení, což umožnilo zachytit rychle se měnící jevy v ranné fázi po explozi.
„Toto je blízký obraz vyvržení materiálu z explodující hvězdy,“ říká Gail Schäfer, vedoucí skupiny CHARA. „Abychom zachytili tyto přechodné jevy, musíme být flexibilní s naším nočním programem, jakmile se objeví nové cíle.“
Různé Typy Nov
Schaefer a jeho tým pozorovali dvě novy: V1674 Herculis a V1405 Cassiopeiae. V1674 byla jednou z nejrychlejších nov, jaké byly kdy pozorovány, dosahující svého maximálního viditelného světla za méně než 16 hodin od svého objevení a rychle zmizela během několika dnů. Na druhé straně V1405 dosáhla svého maxima viditelného světla za 53 dní a zůstala jasná přibližně 200 dní.
Obraz V1674 byl pořízen pouze dva nebo tři dny po jejím objevení. Ukazuje explozi, která rozhodně není sféricky symetrická. Existují dva směry ejektů, jeden na severovýchod a druhý na jihozápad, a eliptická struktura se prodlužuje téměř kolmo na ně. Toto je přímý důkaz, že exploze byla doprovázena mnoha vyvrženými materiály, které interagovaly mezi sebou.
Spektroskopická Pozorování
Spektroskopická pozorování také detekovala různé rychlostní komponenty v Balmerově řadě atomů vodíku. Zatímco absorpční čára před maximem dosahovala přibližně 3,800 km/s, komponent, který se objevil po maximu, dosáhl rychlosti přibližně 5,500 km/s.
Chronologie tohoto jevu je rovněž pozoruhodná. Nový proud v jetu se objevil na snímcích současně s detekcí vysoce energetických gama paprsků pomocí prostoru gama teleskopu Fermi NASA. Kolize různých rychlostních proudů vytvořila silnou rázovou vlnu, která emitovala gama paprsky.
Výsledky pozorování V1405
Výsledky týkající se V1405 byly ještě překvapivější. První dvě pozorování během období maximální aktivity ukázala pouze jasný centrální zdroj a málo obklopujících erupcí. Průměr centra je přibližně 0.99 miliardtin sekundy, což odpovídá rádiu přibližně 0.85 au (1 au je vzdálenost mezi Zemí a Sluncem).
Pokud by vrchní vrstva byla vyvržena na začátku erupce, rozšířila by se po dobu 53 dní rychlostí odhadovanou na základě spektroskopických pozorování a měla by velikost mezi 23-46 au. Velký rozdíl mezi skutečnými měřeními naznačuje, že značná část vnější vrstvy nebyla úplně vypuzena ani po více než 50 dnech. To naznačuje, že vnější vrstva novy byla v určité fázi běžné vnější vrstvy, která obklopovala celý binární systém až do maxima viditelného světla.
Třetí pozorování ukázala dramatickou změnu ve struktuře. Centrální zdroj nyní představoval pouze asi polovinu celkové radiace, zatímco zbytek vycházel z rozšířené oblasti. V tomto okamžiku se objevil široký komponent radiace, která cestovala rychlostí přibližně 2,100 km/s, detekovaná teleskopem Fermi a Neil Gehrels-Swift Gamma Ray Observatory NASA v gama paprscích a tvrdých rentgenových paprscích, respektive. Následné uvolnění materiálu vytvořilo novou rázovou vlnu, což vedlo k pozorované radiaci s vysokou energií.
Extrémní Fyzika v Kosmickém Laboratoři
Toto objevování ukazuje, že novy jsou mnohem složitější než jen jedna exploze. Během posledních 15 let observací pomocí teleskopu Fermi byly detekovány gama paprsky v oblasti gigaelektronvoltů pocházející z více než 20 nov. Novy již nelze považovat za laboratoře pro studium rázových vln a urychlování částic.
Především výsledky V1405 naznačují, že orbitální pohyb dvou hvězd v binární soustavě kolem sebe může působit jako síla, která tlačí ven vrchní vrstvu nafouknutou explozí. U nov pomalu se vyvíjejících layera expandující obklopují celý binární systém po dobu několika týdnů. Tyto jevy nabízejí vzácnou příležitost k pozorování evolučního procesu, když jsou dvě hvězdy velmi blízko sebe, přímo před našima očima. Očekává se, že více než 10 % hvězd ve vesmíru tímto procesem prochází, ale detailní mechanismus zůstává nevysvětlen.
Předtím považované za jednoduché exploze, novy se ukazují být mnohem bohatšími a fascinujícími jevy, než se původně představovalo. Prostřednictvím nového okna přímých interferometrických snímků se začíná odhalovat pravá podstata této nejdramatičtější události ve vesmíru.
