Kunstnerens indtryk af eksplosionen af RS Ophiuchi. Klik for at forstørre
Astronomer bemærkede for nylig, at den normalt svage stjerne RS Ophiuchi var lyset nok til at være synlig uden et teleskop. Denne hvide dværgstjerne er lyset op sådan 5 gange i de sidste 100 år, og astronomer mener, at den er ved at bryde sammen i en neutronstjerne. RS Ophiuchi er i et binært system med en meget større rød gigantisk stjerne. De to stjerner er så tæt, at den hvide dværg faktisk befinder sig inden i den røde kæmpes konvolut og eksploderer derfra hvert 20. år.
Den 12. februar 2006 rapporterede amatørastronomer, at en svag stjerne i stjernebilledet Ophiuchus pludselig var blevet tydelig synlig på nattehimlen uden hjælp af et teleskop. Oplysninger viser, at denne såkaldte tilbagevendende nova, RS Ophiuchi (RS Oph), tidligere har nået dette lysniveau fem gange i de sidste 108 år, senest i 1985. Den seneste eksplosion er blevet observeret i en hidtil uset detalje af en armada af rum- og jordbaserede teleskoper.
Taler i dag (fredag) på RAS National Astronomy Meeting på Leicester, professor Mike Bode fra Liverpool John Moores University og Dr. Tim O’Brien fra Jodrell Bank Observatory vil præsentere de nyeste resultater, der kaster nyt lys over, hvad der sker, når stjerner eksploderer.
RS Oph er lidt over 5.000 lysår væk fra Jorden. Den består af en hvid dværgstjerne (den supertætte kerne af en stjerne, omtrent på størrelse med Jorden, der er nået slutningen af dens vigtigste hydrogenbrændende fase af evolution og kaster dens ydre lag) i tæt bane med en meget større rød gigantisk stjerne.
De to stjerner er så tæt sammen, at brintrig gas fra de ydre lag af den røde kæmpe kontinuerligt trækkes på dværgen ved sin høje tyngdekraft. Efter omkring 20 år er der tilstrækkelig gas tilskrevet, at der løber en løbsk termonuklear eksplosion på den hvide dværgs overflade. På mindre end et døgn stiger dens energiproduktion til over 100.000 gange solens sol, og den opsamlede gas (flere gange jordens masse) skubbes ud i rummet med en hastighed på flere tusinde km i sekundet.
Fem eksplosioner som dette pr. Århundrede kan kun forklares, hvis den hvide dværg er nær den maksimale masse, den kunne have uden at kollapse for at blive en endnu tættere neutronstjerne.
Hvad der også er meget usædvanligt i RS Oph, er, at den røde kæmpe mister enorme mængder gas i en vind, der omslutter hele systemet. Som et resultat forekommer eksplosionen på den hvide dværg “inde” i dens følgesvends udvidede atmosfære, og den udsatte gas smækker derefter ind i den med meget høj hastighed.
Inden for få timer efter meddelelsen om, at det seneste udbrud af RS Oph blev videresendt til det internationale astronomiske samfund, svingte teleskoper både på jorden og i rummet til handling. Blandt disse er NASAs Swift-satellit, som, som navnet antyder, kan bruges til at reagere hurtigt på ting, der ændrer sig på himlen. Et røntgenteleskop (XRT), der er indbefattet i universitetet i Leicester, er inkluderet i dets udstyrsinstrument.
”Vi indså ud fra de få røntgenmålinger, der blev taget sent i 1985-udbruddet, at dette var en vigtig del af spektret til at observere RS Oph så hurtigt som muligt,” sagde professor Mike Bode fra Liverpool John Moores University, der ledede iagttagelseskampagne for udbruddet i 1985 og leder nu Swift-opfølgningsteamet om den aktuelle eksplosion.
”Forventningen var, at der ville blive indstillet chok både i det udkastede materiale og i den røde gigantvind, med temperaturer oprindeligt op til omkring 100 millioner grader Celsius - næsten 10 gange det i solens kerne. Vi er ikke blevet skuffede! ”
De første observationer fra Swift, kun tre dage efter udbruddet begyndte, afslørede en meget lys røntgenkilde. I løbet af de første par uger blev det endnu lysere og begyndte derefter at falme med spektret som antydede, at gassen afkøles, skønt den stadig var ved en temperatur på titusinder af millioner grader. Dette var nøjagtigt, hvad der var forventet, da choket skubbet ind i den røde gigantsvind og bremsedes. Så skete der noget bemærkelsesværdigt og uventet med røntgenemissionen.
”Cirka en måned efter udbruddet steg RS Ophs lysstyrke meget dramatisk,” forklarede Dr. Julian Osborne fra University of Leicester. ”Dette var formodentlig fordi den varme hvide dværg, der stadig brænder atombrændstof, derefter blev synlig gennem den røde gigantsvind.
”Denne nye røntgenstrømning var ekstremt variabel, og vi var i stand til at se pulsationer, der gentages hvert 35. sekund. Selvom det er meget tidlige dage, og der stadig tages data, er en mulighed for variationen, at dette skyldes ustabilitet i den nukleare forbrændingshastighed på den hvide dværg. ”
I mellemtiden ændrede observatorier, der arbejdede på andre bølgelængder, deres programmer for at observere begivenheden. Dr. Tim O'Brien fra Jodrell Bank Observatory, der udførte sit ph.d.-afhandling med eksplosionen i 1985, og Dr. Stewart Eyres fra University of Central Lancashire, leder teamet, der sikrer de mest detaljerede radioobservationer hidtil for en sådan begivenhed.
”I 1985 var vi ikke i stand til at begynde at observere RS Oph før næsten tre uger efter udbruddet og derefter med faciliteter, der var langt mindre kapable end dem, der var tilgængelige for os i dag,” sagde Dr. O’Brien.
”Både radio- og røntgenobservationer fra det sidste udbrud gav os forbløffende glimt af, hvad der skete, da udbruddet udviklede sig. Desuden har vi udviklet meget mere avancerede computermodeller denne gang. Kombinationen af de to nu vil uden tvivl føre til en større forståelse af omstændighederne og konsekvenserne af eksplosionen.
”I 2006 blev vores første observationer med UK's MERLIN-system kun foretaget fire dage efter udbruddet og viste radioemissionen at være meget lysere end forventet,” tilføjede Dr. Eyres. ”Siden da er det lysnet, falmet og lyset igen. Med radioteleskoper i Europa, Nordamerika og Asien, som nu overvåger begivenheden meget nøje, er dette vores bedste chance endnu for at forstå, hvad der virkelig foregår. ”
Optiske observationer opnås også af mange observatorier over hele kloden, herunder det robotiske Liverpool-teleskop på La Palma. Der gennemføres også observationer ved de længere bølgelængder af den infrarøde del af spektret.
”For første gang er vi i stand til at se virkningen af eksplosionen og dens efterspørgsel ved infrarøde bølgelængder fra rummet med NASAs Spitzer-rumteleskop,” sagde professor Nye Evans fra Keele University, der leder det infrarøde opfølgningsteam.
”I mellemtiden overgår de observationer, vi allerede har fået fra jorden, fra Det Forenede Kongeriges infrarøde teleskop på toppen af Mauna Kea på Hawaii, allerede langt de data, vi havde under 1985-udbruddet.
”Den chokerede røde gigantvind og materialet, der sprøjtes ud i eksplosionen, giver anledning til emission ikke kun ved røntgenstråler, optiske og radiobølgelængder, men også i den infrarøde via koronale linjer (såkaldte fordi de er fremtrædende i solens meget varm korona). Disse vil være afgørende for at bestemme overfladen af elementerne i materialet, der sprøjtes ud i eksplosionen, og for at bekræfte temperaturen på den varme gas. ”
26. februar 2006 var et højdepunkt i den observationelle kampagne. I det, der helt sikkert skal være en unik begivenhed, observerede fire rumsatellitter plus radioobservatorier over hele kloden RS Oph samme dag.
”Denne stjerne kunne ikke have eksploderet på et bedre tidspunkt for internationale grund- og rumbaserede studier af en begivenhed, der har ændret sig, hver gang vi ser på den,” sagde professor Sumner Starrfield fra Arizona State University, der leder den amerikanske side af samarbejdet . ”Vi er alle meget spændte og udveksler mange e-mails hver dag for at forstå, hvad der sker på den dag og derefter forudsige opførsel på den næste.”
Hvad der er åbenlyst er, at RS Oph opfører sig som en “Type II” supernova rest. Supernovaer af type II repræsenterer den katastrofale død af en stjerne mindst 8 gange solens masse. De udsætter også materiale med meget høj hastighed, der interagerer med deres omgivelser. Imidlertid tager tusindvis af år den fulde udvikling af en supernova-rest. I RS Oph forekommer denne udvikling bogstaveligt talt for vores øjne, ca. 100.000 gange hurtigere.
”I udbruddet af RS Oph i 2006 har vi en unik mulighed for at forstå meget mere fuldstændigt sådanne ting som løbende termonukleære eksplosioner og slutpunkterne for udviklingen af stjerner,” sagde professor Bode.
”Med de observationsværktøjer, vi nu har til rådighed, ser vores indsats for 21 år siden temmelig primitiv til sammenligning.”
Original kilde: RAS News Release
