Nova - Nova

Koncepcja artysty przedstawiająca białego karła, z prawej, akreującego wodór z płata Roche swojej większej gwiazdy towarzyszącej

Nova (liczba mnoga novae lub novy ) jest przemijający wydarzenie astronomiczne , który powoduje nagłe pojawienie się jasnym, najwyraźniej „nowej” gwiazdy, które powoli zanika w ciągu kilku tygodni lub kilka miesięcy. Przyczyny dramatycznego pojawienia się nowej są różne, w zależności od okoliczności dwóch gwiazd przodków. Wszystkie obserwowane nowe obejmują białego karła w ciasnym układzie podwójnym . Główne podklasy nowych to: nowe klasyczne, nowe rekurencyjne (RNe) i nowe karłowate . Wszystkie są uważane za kataklizmiczne gwiazdy zmienne .

Najczęstszym typem są erupcje klasycznej nowej. Prawdopodobnie powstały w ciasnym układzie podwójnym gwiazd składającym się z białego karła i ciągu głównego , podolbrzyma lub czerwonego olbrzyma . Kiedy okres orbitalny mieści się w zakresie od kilku dni do jednego dnia, biały karzeł jest wystarczająco blisko swojej gwiazdy towarzyszącej, aby zacząć przyciągać akreowaną materię na powierzchnię białego karła, co tworzy gęstą, ale płytką atmosferę. Atmosfera ta, składająca się głównie z wodoru, jest podgrzewana termicznie przez gorącego białego karła i ostatecznie osiąga krytyczną temperaturę, powodując zapłon szybkiej niekontrolowanej fuzji .

Nagły wzrost energii wypycha atmosferę w przestrzeń międzygwiazdową, tworząc powłokę widzianą jako światło widzialne podczas zdarzenia nowej, aw minionych stuleciach mylona z „nową” gwiazdą. Kilka nowych wytwarza krótkotrwałe pozostałości nowej , trwające być może kilka stuleci. Powtarzające się procesy nowej są takie same jak w przypadku nowej klasycznej, z wyjątkiem tego, że zapłon fuzyjny może być powtarzalny, ponieważ towarzysząca gwiazda może ponownie zasilać gęstą atmosferę białego karła.

Nowe najczęściej pojawiają się na niebie wzdłuż drogi Drogi Mlecznej , szczególnie w pobliżu obserwowanego centrum galaktyki w Strzelcu; jednak mogą pojawić się w dowolnym miejscu na niebie. Występują znacznie częściej niż galaktyczne supernowe , średnio około dziesięciu rocznie. Większość z nich znajduje się teleskopowo, być może tylko jeden raz na 12-18 miesięcy, osiągając widoczność gołym okiem . Novae osiągające pierwszą lub drugą wielkość występują tylko kilka razy w ciągu stulecia. Ostatnia jasna nowa to V1369 Centauri osiągająca 3,3 magnitudo 14 grudnia 2013 roku.

Etymologia

W XVI wieku astronom Tycho Brahe obserwował supernową SN 1572 w gwiazdozbiorze Kasjopei . Opisał to w swojej książce De nova stella ( łac. „dotyczące nowej gwiazdy”), co dało początek przyjęciu nazwy nova . W swojej pracy argumentował, że pobliski obiekt powinien być widziany jako poruszający się względem gwiazd stałych, a nowa musi być bardzo daleko. Chociaż to wydarzenie było supernową, a nie nową, terminy uważano za wymienne do lat 30. XX wieku. Następnie nowe zostały sklasyfikowane jako nowe klasyczne, aby odróżnić je od supernowych, ponieważ uważano, że ich przyczyny i energie są różne, opierając się wyłącznie na dowodach obserwacyjnych.

Chociaż termin „stella nova” oznacza „nową gwiazdę”, nowe najczęściej powstają w wyniku białych karłów , które są pozostałością po niezwykle starych gwiazdach.

Gwiezdna ewolucja nowych

Ewolucja potencjalnych nowych zaczyna się od dwóch gwiazd ciągu głównego w układzie podwójnym. Jeden z nich ewoluuje w czerwonego olbrzyma , pozostawiając na orbicie swój resztkowy biały karzeł wraz z pozostałą gwiazdą. Druga gwiazda — która może być albo gwiazdą ciągu głównego, albo starzejącym się olbrzymem — zaczyna rzucać otoczkę na swojego towarzysza, białego karła, gdy przelewa się przez płat Roche'a . W rezultacie biały karzeł stale wychwytuje materię z zewnętrznej atmosfery towarzysza na dysku akrecyjnym, a z kolei akrecyjna materia spada do atmosfery. Ponieważ biały karzeł składa się ze zdegenerowanej materii , akreowany wodór nie ulega rozdęciu, ale jego temperatura wzrasta. Niekontrolowana fuzja zachodzi, gdy temperatura tej warstwy atmosferycznej osiąga ~20 milionów K , inicjując spalanie jądrowe, poprzez cykl CNO .

Fuzja wodoru może zachodzić w stabilny sposób na powierzchni białego karła w wąskim zakresie szybkości akrecji, powodując powstanie super miękkiego źródła promieniowania rentgenowskiego , ale dla większości parametrów układu podwójnego spalanie wodoru jest niestabilne termicznie i szybko ulega konwersji duża ilość wodoru w inne, cięższe pierwiastki chemiczne w niekontrolowanej reakcji, uwalniając ogromną ilość energii. To wydmuchuje pozostałe gazy z powierzchni białego karła i powoduje niezwykle jasny rozbłysk światła.

Wzrost do szczytowej jasności może być bardzo szybki lub stopniowy. Jest to związane z klasą prędkości nowej; jednak po osiągnięciu szczytu jasność stale spada. Czas potrzebny do rozpadu nowej nowej o około 2 lub 3 magnitudo od maksymalnej jasności optycznej jest używany do klasyfikacji według jej klasy prędkości. Rozpad o 2 magnitudo szybkim nowym zwykle zajmie mniej niż 25 dni, podczas gdy powolnym nowym zajmie więcej niż 80 dni.

Pomimo ich przemocy, zwykle ilość materiału wysunięty w Novae tylko około 1 / 10000 o masie słonecznego , całkiem małe w stosunku do masy białej karłem. Co więcej, tylko pięć procent narosłej masy ulega stopieniu podczas wybuchu mocy. Niemniej jednak jest to wystarczająca ilość energii, aby przyspieszyć wyrzucanie nowych do prędkości rzędu kilku tysięcy kilometrów na sekundę – więcej dla szybkich nowych niż wolnych – przy jednoczesnym wzroście jasności z kilku razy słonecznej do 50 000-100 000 razy słonecznej. W 2010 roku naukowcy korzystający z Kosmicznego Teleskopu Fermiego Gamma-ray NASA odkryli, że nowa może również emitować promieniowanie gamma (>100 MeV).

Potencjalnie biały karzeł może generować wiele nowych w miarę upływu czasu, gdy dodatkowy wodór gromadzi się na jego powierzchni z towarzyszącej mu gwiazdy. Przykładem jest RS Ophiuchi , o którym wiadomo, że rozbłysnął sześć razy (w 1898, 1933, 1958, 1967, 1985 i 2006). W końcu biały karzeł może eksplodować jako supernowa typu  Ia, jeśli zbliży się do granicy Chandrasekhara .

Czasami nowe są wystarczająco jasne i wystarczająco blisko Ziemi, aby były widoczne gołym okiem. Najjaśniejszym przykładem z ostatnich lat była Nova Cygni 1975 . Nowa pojawiła się 29 sierpnia 1975 roku w gwiazdozbiorze Łabędzia około pięciu stopni na północ od Deneba i osiągnęła wielkość  2,0 (prawie tak jasna jak Deneb ). Najnowsze to V1280 Scorpii , które 17 lutego 2007 roku osiągnęły wielkość 3,7 magnitudo oraz Nova Delphini 2013 . Nova Centauri 2013 została odkryta 2 grudnia 2013 roku i jak dotąd jest najjaśniejszą nową tego tysiąclecia, osiągającą 3,3 magnitudo.

Nowe helu

Nowa helowa (poddająca się błyskowi helu) jest proponowaną kategorią zdarzeń nowych, w której widmie brakuje linii wodorowych. Może to być spowodowane eksplozją skorupy helowej na białym karle. Teoria została po raz pierwszy zaproponowana w 1989 roku, a pierwszym kandydatem do zaobserwowania nowej helowej był V445 Puppis w 2000 roku. Od tego czasu cztery inne nowe zostały zaproponowane jako nowe helowe.

Częstość występowania i znaczenie astrofizyczne

Astronomowie szacują, że Droga Mleczna doświadcza około 30 do 60 nowych rocznie, ale ostatnie badania wykazały prawdopodobną poprawę o około 50±27. Liczba nowych odkrywanych każdego roku w Drodze Mlecznej jest znacznie niższa, około 10, prawdopodobnie z powodu przesłonięcia odległych nowych przez absorpcję gazu i pyłu. Każdego roku w Galaktyce Andromedy odkrywa się około 25 nowych jaśniejszych niż około 20 magnitudo, a mniejsze ich liczby obserwuje się w innych pobliskich galaktykach. W 2019 roku w Drodze Mlecznej zarejestrowano 407 prawdopodobnych nowych.

Obserwacje spektroskopowe mgławic wyrzutów nowych wykazały, że są one wzbogacone w takie pierwiastki, jak hel, węgiel, azot, tlen, neon i magnez. Wkład nowych w ośrodek międzygwiazdowy nie jest duży; novae dostawa tylko 1 / 50 , jak dużo materiału do Galaxy podobnie jak supernowe, a tylko 1 / 200 tyle, ile czerwonych olbrzymów i nadolbrzym gwiazd.

Nowe nawracające, takie jak RS Ophiuchi (te z okresami rzędu kilkudziesięciu lat), są rzadkie. Astronomowie wysuwają jednak teorię, że większość, jeśli nie wszystkie nowe, powtarzają się, aczkolwiek w skali czasowej od 1000 do 100 000 lat. Przedział powtarzalności dla nowej jest mniej zależny od tempa akrecji białego karła niż od jego masy; z ich potężną grawitacją, masywne białe karły wymagają mniejszej akrecji do napędzania erupcji niż te o mniejszej masie. W konsekwencji odstęp ten jest krótszy dla białych karłów o dużej masie.

V Sagittae jest niezwykła, ponieważ możemy teraz przewidzieć, że zmieni się w nową za około 2083, plus minus około 11 lat.

W dniu 27 maja 2020 roku astronomowie poinformował, że klasyczne eksplozje Novae są galaktyczne producenci pierwiastka litu .

Podtypy

Novae są klasyfikowane zgodnie z szybkością rozwoju krzywej blasku, więc w

  • NA : szybkie nowe, z szybkim wzrostem jasności, po którym następuje spadek jasności o 3 magnitudo — do jasności około 116 — w ciągu 100 dni.
  • Uwaga : powolne nowe, o wielkości 3, zanikają w ciągu 150 dni lub więcej.
  • NC : bardzo powolne nowe, znane również jako nowe symbiotyczne , pozostające przy maksymalnym oświetleniu przez dekadę lub dłużej, a następnie bardzo powoli zanikające.
  • NR / RN : zaobserwowano nowe nawracające, nowe z dwiema lub więcej erupcjami w odstępie 10–80 lat.

Resztki

GK Persei : Nova z 1901 r.

Niektóre nowe pozostawiają widoczną mgławicę , materiał wyrzucony w eksplozji nowej lub w wielu eksplozjach.

Novae jako wskaźniki odległości

Novae ma pewne nadzieje, że można je wykorzystać jako standardowe pomiary odległości przy świecach . Na przykład rozkład ich bezwzględnej wielkości jest bimodalny , z głównym szczytem o wartości -8,8, a mniejszym o wartości -7,5. Novae również mają mniej więcej taką samą wielkość bezwzględną 15 dni po ich szczycie (-5,5). Porównanie szacunków odległości na podstawie nowych do różnych pobliskich galaktyk i gromad galaktyk z tymi zmierzonymi za pomocą gwiazd zmiennych cefeid , wykazało, że są one z porównywalną dokładnością.

Nawracające nowe

Nowe rekurencyjne ( RNe ) to obiekty, w których zaobserwowano wielokrotne erupcje nowych. Od 2009 roku znanych jest dziesięć galaktycznych nowych, powracających, a także kilka pozagalaktycznych (w Galaktyce Andromedy (M31) i Wielkim Obłoku Magellana ). Jedna z tych pozagalaktycznych nowych, M31N 2008-12a , wybucha nawet raz na 12 miesięcy. Nowa rekurencyjna zazwyczaj rozjaśnia się o około 8,6 magnitudo, podczas gdy nowa klasyczna może rozjaśniać się o ponad 12 magnitudo. Poniżej wymieniono dziesięć znanych galaktycznych nowych, powracających.

Pełne imię i nazwisko
Odkrywca

Zakres wielkości
Dni do spadku o
3 wielkości
od szczytu
Znane lata erupcji Przedział czasu (lata) Lata od ostatniej erupcji
CI Aquilae K. Reinmuth 8,6-16,3 40 2000, 1941, 1917 24-59 21
V394 Coronae Australia LE Erro 7,2–19,7 6 1987, 1949 38 34
T Coronae Borealis J. Birmingham 2,5–10,8 6 1946, 1866 80 75
Normy komunikatorów internetowych IE Woods 8,5–18,5 70 2002, 1920 ≤82 19
RS Ophiuchi W. Fleminga 4,8-11 14 2021, 2006, 1985, 1967, 1958, 1933, 1907, 1898 9–26 0
V2487 Ophiuchi K. Takamizawa (1998) 9,5–17,5 9 1998, 1900 98 23
T Pixidis H. Leavitt 6,4–15,5 62 2011, 1967, 1944, 1920, 1902, 1890 12–44 10
V3890 Strzelec H. Dinerstein 8,1–18,4 14 2019, 1990, 1962 28–29 2
U Scorpii NR Pogson 7,5–17,6 2,6 2010, 1999, 1987, 1979, 1936, 1917, 1906, 1863 8–43 11
V745 Skorpion L. Plaut 9,4–19,3 7 2014, 1989, 1937 25–52 7

Nowe pozagalaktyczne

Novae są stosunkowo powszechne w Galaktyce Andromedy (M31). Około kilkadziesiąt nowych (jaśniejszych niż około 20 magnitudo ) odkrywanych jest w M31 każdego roku. Centralne biuro telegramów astronomicznych (CBAT) Novae śledzone w M31, M33 i M81 .

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Payne-Gaposchkin, C. (1957). Galaktyczne Novae . North Holland Publishing Co.
  • Hernanz, M.; Jose, J. (2002). Klasyczne wybuchy Nova . Amerykański Instytut Fizyki.
  • Bode, MF; Evans, E. (2008). Klasyczne Novae . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge.

Zewnętrzne linki