Stjernen V Sagittae er den næste kandidat til at eksplodere i stjernernes pyroteknologi, og et team af astronomer sætter året for den kataklysmiske eksplosion i 2083 eller deromkring. V Sagittae er i stjernebilledet Sagitta (latin for pilen), en svag og næppe bemærkelig konstellation i den nordlige himmel. V Sagittae er omkring 1100 lysår fra Jorden.
I 1902 opdagede astronomer V Sge som en variabel stjerne, og i 1963 identificerede et team af astronomer ledet af amerikanske George Herbig det som en binær stjerne. Det er i en klasse af stjerner kaldet kataklysmiske variabler (CV'er), hvor en almindelig stjerne kredser rundt om en hvid dværg. Den kredsende stjerne er den primære stjerne, og den sekundære stjerne er en masseoverførende stjerne.
I en kataklysmisk variabel er de to stjerner tæt nok sammen, at den hvide dværgs tyngdekraft forvrænger den sekundære stjerne. Materiale fra den sekundære stjerne, eller donorstjernen, trækkes ind i en beskyttelsesring omkring den hvide dværg. Materialet i akkretionsskiven udsender stærk UV- og røntgenenergi, når det falder ned i den hvide dværg.
”I alle andre kendte CV'er er den hvide dværg mere massiv end den normale kredsende stjerne, så V Sge er helt unik.”
Professor emeritus Bradley E. Schaefer, LSU Institut for Fysik & Astronomi; Ledende forfatter
Ifølge ny forskning er V Sge-stjernene i en dødsspiral. I løbet af de næste par årtier lyser V Sge dramatisk. Så når som helst nær 2083 når det et vippepunkt. Der vil være så meget masseoverførsel fra donorstjernen til den hvide dværg, at donorstjernen vil spiral nærmere, indtil de smelter sammen. Den uundgåelige fusion vil medføre en katastrofal nova.
Professor Emeritus Bradley E. Schaefer, LSU Institut for Fysik & Astronomi, ledede den nye undersøgelse.
”Vi har nu en stærk forudsigelse for V Sges fremtid,” sagde professor Schaefer i en pressemeddelelse. ”I løbet af de næste par årtier lyser stjernen hurtigt. Omkring året 2083 stiger dens akkretionshastighed katastrofalt og spilder masse med utroligt høje hastigheder på den hvide dværg, med dette materiale flammer væk. I de sidste dage af denne dødsspiral falder hele massen fra ledsagerstjernen på den hvide dværg, hvilket skaber en supermassiv vind fra den fusionerende stjerne, der forekommer så lys som Sirius, muligvis endda så lys som Venus. ”
Den nye forskning blev præsenteret på American Astronomical Society's årlige møde.
Kataklysmiske variabler er en stor forskelligartet kategori af stjerner med mange forskellige typer. V Sge er blandt de mest ekstreme. I V Sges tilfælde er donorstjernen næsten fire gange så massiv som sin hvide dværgkompis, hvilket gør den til det eneste kendte CV, hvor donorstjernen er mere massiv end dværgen.
V Sge er omkring 100 gange mere lysende end nogen af de andre kendte CV'er. Parret kører med en enorm kraftig stjernevind, og dette sætter en spektakulær ende på det binære system. Den ekstreme lysstyrke betyder kun én ting: den hvide dværg striber mere og mere materiale fra donorstjernen. Nogle af det materiale vil akkrediteres på den hvide dværg, og nogle accelereres ud i rummet væk fra den hvide dværg i en hård solvind, der gør systemet tæt. Til sidst vil donorstjernen miste så meget materiale, at dets bane vil forfaldne, og de to vil kollidere.
”På alle andre kendte CV'er er den hvide dværg mere massiv end den normale kredsende stjerne, så V Sge er helt unik,” sagde Schaefer.
Astronomer har i lang tid vidst, at V Sge var en usædvanlig binær med underlige egenskaber. Men først nu har de forstået, at parret befandt sig i en skærpende dødsspiral. Det skyldes, at der er arkiverede fotos af V Sge, der går tilbage til 1890'erne, der viser stjernen lyser over tid, da den hvide dværg hæver mere og mere materiale fra donoren.
”Tidligere har astronomer studeret V Sge og indset, at det er et usædvanligt system med ekstreme egenskaber,” sagde Juhan Frank, et medlem af teamet. ”Imidlertid var det ingen der var klar over, at den binære bane var spiralformet meget hurtigt.”
V Sge oplever ekstrem lysning med en faktor på 10x og 2,5 størrelser siden omkring 1907 ifølge arkivet med billeder fra American Association of Variable Star Observers.
”V Sge vinder eksponentielt lysstyrke med en fordobling af tidsskalaen på 89 år,” sagde Frank. ”Denne lysning kan kun resultere i, at massehastigheden falder ned fra den normale ledsagerstjerne øges eksponentielt, i sidste ende fordi den binære bane hurtigt spiralerer.”
”I påvente af denne hurtige nedbrydning af bane, er V Sges skæbne beseglet,” sagde Schaefer. ”Den kritiske og enkle fysik er afledt af, at V Sge har, at ledsagerstjernen er meget mere massiv end den hvide dværgstjerne, så det tvinger massemængdeoverførselshastigheden til at stige eksponentielt. Forud for de næste par årtier, vil V Sge indstille sig i et hurtigt tempo med stigende lysstyrke. ”
"Uundgåeligt vil denne spiral nå højdepunktet med størstedelen af gassen i den normale stjerne, der falder ned på den hvide dværg, alt inden for de sidste uger og dage," sagde Schaefer. "Denne faldende masse vil frigive en enorm mængde tyngdepotentialenergi, køre en stjernevind som aldrig før set, og hæve systemets lysstyrke til lige under den for supernovaer på toppen."
Med alle de historiske data kunne teamet beregne, hvornår V Sge kolliderer sammen.
”Fra dette kritiske nye input af fordoblingen af skalaen på 89 år bliver det muligt direkte at beregne den fremtidige udvikling af V Sge, alt ved hjælp af standardligninger, der beskriver de mange fysiske mekanismer, der er involveret,” sagde Schaefer.
Beregningerne viser, at den kataklysmiske kollision vil ske i 2083 +/- 16 år.
”Usikkerheden på denne dato er ± 16 år, som hovedsageligt skyldes, at man ikke har et perfekt mål for fordoblingen af tidsskalaen på grund af den store indre jitter med lysstyrken i den historiske rekord,” sagde Frank. ”Derfor vil fusionen være cirka mellem 2067 og 2099, sandsynligvis nær midten af dette interval.”
Den maksimale lysstyrke vil vare cirka en måned, og den vil være i mellem Venus og Sirius i den henseende. Når de to stjerner er fusioneret, vil donorstjernen være væk, og kun en enkelt rød gigantisk stjerne bliver tilbage. Denne stjerne vil have en kerne af degenereret elektronmateriale, der består af elektroner, der er tvunget til den laveste energitilstand af det overliggende materiale. Det overliggende materiale i dette tilfælde vil være et brintforbrændende lag omgivet af en enorm halo for det meste brint.
Når fusionen og lysningen sker, vil den være historisk. V Sge-begivenheden vil ikke være så lys som den berømte Kepler Supernova fra 1604. Keplers Supernova var synlig på dagen i himlen i cirka tre uger, og den blev optaget af flere civilisationer over hele verden på det tidspunkt. Men V Sge vil også være synlig med det blotte øje.
”Således vil V Sge fremstå som overraskende lys på nattehimlen,” sagde Schaefer. "Dette er væsentligt lysere end den allermest lyseste kendte nova (kl. -0,5) for lidt over et århundrede siden, og sidste gang nogen 'gæstestjerne' optrådte lysere var Keplers Supernova i år 1604."
”Nu kan mennesker overalt i verden vide, at de vil se en vidunderlig gæstestjerne skinne som den lyseste på himlen i en måned eller deromkring, der peges på ved pilen lige under Cygnus, svanen,” sagde Schaefer.
Noverne oprettet ved denne type fusion bruges som standardlys i astronomi, så astronomer kan måle enorme afstande. Nogle novaer efterlader også rester, selvom de ikke er så energiske eller massive som supernovarester. Nova-rester kan vare i et par århundreder.
Mere:
- Pressemeddelelse: Binary Star V Sagittae eksploderer som meget lys 'Nova' ved Century's End
- Understøttende oplysninger: https://www.lsu.edu/physics/v_sagittae.php
- Space Magazine: Denne stjerne har gået Nova hvert år i millioner af år
