Zoznámte sa s mikronovou: Astronómovia objavujú nový typ hviezdneho výbuchu

Astronómovia objavili vysoko lokalizované termonukleárne explózie pochádzajúce z povrchu troch bielych trpasličích hviezd – nezvyčajne krátke udalosti, ktoré nazvali „mikronovy“. Podobajú sa nove, až na to, že tieto erupcie dokážu prepáliť obrovské množstvo materiálu v priebehu niekoľkých hodín, čo je zhruba ekvivalent 3,5 miliardy Veľkých pyramíd v Gíze. Podľa autorov nového článku publikovaného v časopise Nature môžu byť mikronovy bežné vo vesmíre; Je ťažké ich identifikovať, pretože nevydržia veľmi dlho.

„Tento jav spochybňuje naše chápanie toho, ako dochádza k termonukleárnym výbuchom vo hviezdach,“ Povedala spoluautorka Simone Scaringi, astronóm na Durhamskej univerzite vo Veľkej Británii. „Mysleli sme si, že to vieme, ale tento objav navrhuje úplne nový spôsob, ako ich získať. To len dokazuje, aký dynamický je vesmír.“

Astronómovia vedia o novách už celé stáročia. Astronóm Tycho Brahe zo 16. storočia zaviedol tento termín v roku 1572, keď vo svojom pojednaní opísal supernovu, keď ju videl. de nova stella („O novej hviezde“). Až do 30. rokov 20. storočia, keď vedci začali rozlišovať medzi udalosťami, sa tieto pojmy používali zameniteľne, pretože ich príčina a energia sa zdali byť úplne odlišné. Výsledkom sú zvyčajne nové hviezdy, nie nové hviezdy, ako naznačuje názov, ale pozostatky starých hviezd známych ako bieli trpaslíci.

Proces začína binárnym systémom, v ktorom sa jedna z dvoch hviezd mení na červeného obra, pričom zostáva jadro zvyškov bieleho trpaslíka stále na obežnej dráhe s druhou hviezdou v systéme. Biely trpaslík je malý a neuveriteľne hustý, pretože sa zrúti tak silno, že sa jeho elektróny spoja, čo spôsobí „elektrónový rozkladElektróny nakoniec poskytnú dostatočnú vonkajšiu tlakovú silu na zastavenie kolapsu hviezdy.

Jedna z prvých objavených hviezd bielych trpaslíkov, nazvaná 40 Eridani B, mal hustotu 25 000-krát väčšiu ako Slnko, zabalený do oveľa menšieho objemu (približne veľkosti Zeme) – pozorovacia dedukcia, ktorú astronómovia spočiatku považovali za nemožnú. Druhý biely trpaslík, Sirius B (obiehajúci okolo hviezdy) Vážne), bol čoskoro objavený a zdal sa byť neuveriteľne hustý. Ako povedal astronóm Arthur Eddington v roku 1927:

Dozvedáme sa o hviezdach prijímaním a interpretáciou správ, ktoré nám ich svetlo prináša. Správa od Siriusovho spoločníka, keď bola dekódovaná: „Som vyrobený z materiálu 3000-krát hustejšieho ako čokoľvek, čo ste kedy videli; tona môjho materiálu bude malý nuget, ktorý môžete vložiť do zápalkovej škatuľky.“ Ako sa dá odpovedať na takúto správu? Odpoveď, ktorú väčšina z nás dala v roku 1914, bola – „Drž hubu.

Samozrejme, vôbec to nebol nezmysel, čo napokon potvrdili aj vedci. A práve jedinečné vlastnosti hviezd bielych trpaslíkov sú dôvodom vzniku nov. Ak je biely trpaslík dostatočne blízko k svojej sprievodnej hviezde, začne odstraňovať hmotu (zvyčajne vodík) z vonkajšej atmosféry svojej sprievodnej hviezdy. Vodík dopadá na veľmi horúci povrch bieleho trpaslíka a jeho atómy sa pri termonukleárnom výbuchu spájajú s héliom. V prípade novy sa vyskytuje po celom povrchu hviezdy a vytvára intenzívne, jasné svetlo, ktoré možno pozorovať niekoľko týždňov.

Takže Scaringi a jeho kolegovia astronómovia boli prekvapení, keď pri analýze údajov zo satelitu NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) našli jasný záblesk svetla podobný nove, ktorý trval len niekoľko hodín. Poslaním TESS, ktorý bol spustený v roku 2018, je hľadať planéty mimo našej slnečnej sústavy hľadaním periodického poklesu svetla z hviezd – dôkaz, že okolo takejto hviezdy môže obiehať exoplanéta.

Ďalšie vyšetrovanie odhalilo ďalšie dve podobné udalosti, ktoré astronómovia nazvali mikronovy. Dve z týchto udalostí už boli pozorované na hviezdach známych ako bieli trpaslíci. Tím sa spoliehal na ďalšie pozorovania z veľmi veľkého teleskopu Európskeho južného observatória, aby potvrdil, že tretí bol tiež biely trpaslík.

Ale prečo boli tieto termonukleárne výbuchy tak zvláštne lokalizované? Ďalší dokument publikovaný v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society navrhuje, že mikronovy môžu byť spustené magnetickou väzbou materiálu na jedného bieleho trpaslíka. Silné magnetické pole hviezdy smeruje k magnetickým pólom a spúšťa termonukleárny výbuch obmedzený rovnakými magnetickými poľami.

„Po prvýkrát sme teraz videli, že fúzia vodíka sa môže uskutočniť aj lokálne. Vodíkové palivo môže byť obsiahnuté v spodnej časti magnetických pólov niektorých bielych trpaslíkov, takže k fúzii dochádza iba na týchto magnetických póloch.“ Povedal spoluautor Paul Groot, astronóm na Radboud University v Holandsku. „To spustí mikrofúzne bomby, ktoré majú asi milióntinu sily výbuchu novu, preto názov mikronova.“

Ďalším krokom je identifikovať ešte viac udalostí mikronov na overenie tejto hypotézy. „Samozrejme, že je ich veľa; je naozaj ťažké ich nájsť,“ povedal Scaringi. „Keď nájdeme viac mikronov, dúfame, že sa pokúsime rozvinúť naše teórie o tom, ako by v skutočnosti mohlo dôjsť k termonukleárnym výbuchom, keď je materiál magneticky viazaný na bieleho trpaslíka.“

DOI: Príroda, 2022. 10.1038/s41586-022-04495-6 ,O DOI,

Zoznam obrázkov od ESO/M. Kornmeiser, L. Kalkada