Астрономи су добили изузетно детаљне слике две звездане експлозије – назване нове – само неколико дана након што су почеле. Нова запажања нуде јасан доказ да ови испади нису тако једноставни као што се некада веровало. Уместо једне експлозије, експлозије могу послати више од једног тока материјала и чак могу одложити део избацивања на драматичне начине.
Међународни истраживачки тим пријавио је рад у Природна астрономија. Користили су интерферометрију у Центру за астрономију високе угаоне резолуције (ЦХАРА Арраи) у Калифорнији, методу која комбинује светлост из више телескопа да би створила изузетно оштре погледе. Та додатна резолуција је омогућила директну слику ових догађаја који се брзо мењају како су еволуирали.
„Слике нам дају изблиза поглед на то како се материјал избацује из звезде током експлозије“, рекла је Гејл Шефер из државе Џорџија, директорка ЦХАРА Арраи. „Ухватити ове пролазне догађаје захтева флексибилност да прилагодимо наш ноћни распоред како се откривају нови циљеви могућности.
Шта је Нова и зашто су ударни таласи важни
Нова се дешава у блиском бинарном систему када бели патуљак, густо заостало језгро звезде, повлачи гас из оближњег пратиоца. Како се украдени материјал нагомилава, може се запалити у бежној нуклеарној реакцији, изазивајући изненадно разведравање на небу. До недавно, астрономи су углавном морали да индиректно спајају најраније фазе јер су крхотине које се шире изгледале као једна тачка светлости.
Видети тачно како избацивање експлодира и интерагује кључно је за објашњење како се ударни таласи формирају у новима. Ти удари су први пут повезани са новима помоћу НАСА-иног Ферми великог телескопа (ЛАТ). Током својих првих 15 година, Ферми-ЛАТ је открио ГеВ емисију из више од 20 нових, показујући да ове ерупције могу произвести гама зраке у нашој галаксији и указујући на њихово обећање као изворе са више гласника.
Две 2021 Новае са веома другачијим понашањем
Тим се фокусирао на две нове које су еруптирале 2021. године и открио да су се понашале на упадљиво различите начине. Нова В1674 Херцулис је била једна од најбржих икада снимљених, растућа и бледећи у року од неколико дана. Слике су откриле два одвојена тока гаса који се крећу у окомитим правцима – знак да је догађај укључивао вишеструка избацивања која су међусобно деловала. Тајминг је био посебно речит: нови изливи су се појавили на сликама док је НАСА-ин Ферми гама-свемирски телескоп такође детектовао високоенергетске гама зраке, директно повезујући зрачење на ударе са тим струјама у судару.
Нова В1405 Касиопеја се одвијала много спорије. Неочекивано се задржао на својим спољним слојевима више од 50 дана пре него што их је пустио, нудећи до сада најјасније доказе за одложено избацивање из нове. Када се тај материјал коначно ослободио, изазвао је нове шокове, а НАСА-ин Ферми је поново приметио гама зраке повезане са обновљеним насиљем.
„Ова запажања нам омогућавају да посматрамо експлозију звезда у реалном времену, нешто што је веома компликовано и за које се дуго сматрало да је изузетно изазовно“, рекао је Елиас Аиди, главни аутор студије и професор физике и астрономије на Тексашком универзитету. „Уместо да видимо само обичан бљесак светлости, сада откривамо праву сложеност како се ове експлозије одвијају. То је као да прелазимо са зрнате црно-беле фотографије на видео високе дефиниције.“
Интерферометрија открива структуру и спектри потврђују детаље
Способност да се види тако фина структура долази од интерферометрије, исте врсте технике која се користи да се прикаже црна рупа у центру наше галаксије. Тим је такође упоредио слике са спектрима из великих објеката као што је Гемини. Ти спектри су пратили промену потписа у избаченом гасу, а нове спектралне карактеристике су се поклапале са структурама које се виде на интерферометријским сликама, пружајући директну потврду један на један о томе како су се токови формирали и сударали.
„Ово је изузетан искорак“, рекао је Џон Моније, професор астрономије на Универзитету у Мичигену, коаутор студије и стручњак за интерферометријско снимање. „Чињеница да сада можемо да гледамо како звезде експлодирају и одмах видимо структуру материјала који се експлодира у свемир је изузетна. То отвара нови прозор у неке од најдраматичнијих догађаја у универзуму.“
Шта ово мења у вези са звезданим експлозијама и гама зрацима
Налази показују да нове могу бити много компликованије од једног изненадног избијања. Они такође помажу да се објасни зашто ови догађаји стварају јаке ударе који производе високоенергетско светло, укључујући гама зраке. НАСА-ин Ферми телескоп је био кључан за откривање те везе, претварајући нове у лабораторије у стварном свету за проучавање физике шока и убрзања честица.
„Нове су више од ватромета у нашој галаксији – оне су лабораторије за екстремну физику“, рекла је професорка Лаура Цхомиук, коауторка са Државног универзитета Мичиген и стручњак за експлозије звезда. „Видећи како и када се материјал избацује, коначно можемо повезати тачке између нуклеарних реакција на површини звезде, геометрије избаченог материјала и високоенергетског зрачења које детектујемо из свемира.
Све у свему, резултати оспоравају дугогодишњу идеју да су ерупције нове појединачни, импулсивни догађаји. Запажања уместо тога указују на више начина на које се нова може развити, укључујући неколико одлива и одложено ослобађање спољашњег омотача звезде, мењајући начин на који научници разумеју ове експлозивне епизоде.
„Ово је само почетак“, рекао је Ајди. „Са више оваквих запажања, коначно можемо да почнемо да одговарамо на велика питања о томе како звезде живе, умиру и утичу на своју околину. Нове, које су некада виђене као једноставне експлозије, испадају много богатије и фасцинантније него што смо замишљали.“
Слике две нове су прикупљене кроз програм отвореног приступа ЦХАРА Арраи, подржан од стране Националне научне фондације у оквиру грантова бр. АСТ-2034336 и АСТ-2407956. Државни колеџ за уметност и науку Џорџије, канцеларија проректора и канцеларија потпредседника за истраживање и економски развој такође пружају институционалну подршку за ЦХАРА низ.
