Een rare ster produceerde de snelste nova ooit

Astronomen zijn in rep en roer na het observeren van de snelste nova ooit geregistreerd. De ongewone gebeurtenis vestigde de aandacht van wetenschappers op een nog meer ongewone ster. Door verder onderzoek vinden ze misschien niet alleen antwoorden op de vele verbijsterende eigenschappen van deze nova, maar ook op grotere vragen over de chemie van ons zonnestelsel, de dood van sterren en de evolutie van het heelal.

Het artikel is gepubliceerd in de Research Notes van de American Astronomical Society, een niet-peer-reviewed verslag van nog lopend onderzoek, opmerkingen en verduidelijkingen, nulresultaten of tijdige rapporten van waarnemingen in de astronomie en astrofysica. Het onderzoeksteam, geleid door professor Sumner Starrfield, regent van de Arizona State University, professor Charles Woodward van de Twin Cities School of Physics and Astronomy van de University of Minnesota, en onderzoekswetenschapper Mark Wagner van de Ohio State University, waren co-auteur van het rapport.

Bij de foto: Hierboven is een illustratie van een intermediair polair systeem, een type tweesterrensysteem waartoe het onderzoeksteam denkt dat V1674 Hercules behoort. Een gasstroom van de grote begeleidende ster botst op een accretieschijf voordat deze langs magnetische veldlijnen op de witte dwerg stroomt. Illustratie door Mark Garlick / Universiteit van Minnesota / Arizona State University

Een nova is een plotse explosie van helder licht van een tweesterrensysteem. Elke nova wordt gecreëerd door een witte dwerg - de zeer dichte overgebleven kern van een ster - en een nabijgelegen begeleidende ster. Na verloop van tijd onttrekt de witte dwerg materie van zijn metgezel. Die materie valt op de witte dwerg, wordt er verwarmd en dat veroorzaakt een ongecontroleerde reactie waarbij een uitbarsting van energie vrijkomt. De explosie schiet de materie met hoge snelheden weg, wat we waarnemen als zichtbaar licht.

De heldere nova vervaagt meestal over een paar weken of langer. Op 12 juni 2021 barstte de nova V1674 Hercules zo fel dat hij met het blote oog zichtbaar was, maar na iets meer dan een dag was hij weer zwak. Het was alsof iemand een zaklamp aan en uit deed.

Nova-evenementen op dit snelheidsniveau zijn zeldzaam, waardoor deze nova een kostbaar studieonderwerp is.

"Het duurde slechts ongeveer één dag. De vorige snelste nova was er een die we in 1991 bestudeerden, V838 Herculis, die in ongeveer twee of drie dagen afnam", zegt Starrfield, een astrofysicus bij ASU's School of Earth and Space Exploration.

Terwijl de astronomiewereld naar V1674 Hercules keek, ontdekten andere onderzoekers dat de snelheid niet de enige ongebruikelijke eigenschap was. Het uitgezonden licht en energie pulseert als het geluid van een galmende bel.

Elke 501 seconden is er een schommeling die waarnemers kunnen zien in zowel zichtbare lichtgolven als in röntgenstralen. Een jaar na de explosie vertoont de nova nog steeds dit wiebelen, en het lijkt erop dat het al langer aan de gang is. Starrfield en zijn collega's zijn deze eigenaardigheid blijven bestuderen.

"Het meest ongewone is dat deze oscillatie vóór de uitbarsting werd gezien, maar het was ook duidelijk toen de nova zo'n 10 magnitudes helderder was", zei Wagner, het hoofd van de wetenschap bij het Large Binocular Telescope Observatory dat werd gebruikt om de nova te observeren. "Een mysterie waar mensen mee worstelen, is wat deze periodiciteit veroorzaakt dat je het zou zien over dat helderheidsbereik in het systeem."

Het team merkte ook iets vreemds op toen ze de materie in de gaten hielden die door de nova-explosie werd uitgestoten - een soort wind, die afhankelijk kan zijn van de posities van de witte dwerg en zijn begeleiderster, geeft vorm aan de stroom materie in de ruimte rond het systeem.

Hoewel de snelste nova (letterlijk) flitsend is, is hij het verder bestuderen waard omdat novae ons belangrijke informatie kunnen vertellen over ons zonnestelsel en zelfs over het heelal als geheel.

Een witte dwerg verzamelt en verandert materie, en voorziet de omringende ruimte vervolgens van nieuw materiaal tijdens een nova-explosie. Het is een belangrijk onderdeel van de kringloop van materie in de ruimte. De materie die door nova's wordt uitgestoten, vormt uiteindelijk nieuwe stelsels. Dergelijke gebeurtenissen hebben ook ons zonnestelsel helpen vormen, en ervoor gezorgd dat de aarde meer is dan een klomp koolstof.

"We proberen er altijd achter te komen hoe het zonnestelsel is ontstaan, en waar de chemische elementen in het zonnestelsel vandaan kwamen", zei Starrfield. “Een van de dingen die we van deze nova gaan leren, is bijvoorbeeld hoeveel lithium het heeft geproduceerd. We zijn er nu vrij zeker van dat een aanzienlijk deel van het lithium dat we op aarde hebben, geproduceerd is door dit soort explosies.”

Soms verliest een witte dwergster niet al zijn verzamelde materie tijdens een nova-explosie, dus bij elke cyclus wint hij aan massa. Dit zou het uiteindelijk onstabiel maken en de witte dwerg zou een supernova van het type 1a kunnen genereren, wat een van de helderste gebeurtenissen in het universum is. Elke supernova van type 1a bereikt hetzelfde helderheidsniveau, daarom worden ze standaardkaarsen genoemd.

“Standaardkaarsen zijn zo fel dat we ze op grote afstand in het heelal kunnen zien. Door te kijken naar hoe de helderheid van licht verandert, kunnen we vragen stellen over hoe het universum versnelt of over de algehele driedimensionale structuur van het universum, "zei Woodward. "Dit is een van de interessante redenen dat we sommige van deze systemen bestuderen."

Bovendien kunnen novae ons meer vertellen over hoe sterren in binaire systemen evolueren naar hun dood, een proces dat niet goed wordt begrepen. Ze fungeren ook als levende laboratoria waar wetenschappers kernfysica in actie kunnen zien en theoretische concepten kunnen testen.

De nova verraste de astronomische wereld. Wetenschappers hadden de nova pas in het vizier toen een amateur-astronoom uit Japan, Seidji Ueda, de nova ontdekte en rapporteerde.

Burgerwetenschappers spelen een steeds belangrijkere rol in de sterrenkunde, net als moderne technologie. Hoewel het nu te zwak is voor andere soorten telescopen om te zien, kan het team de nova nog steeds volgen, dankzij de grote opening van de Grote Binoculaire Telescoop en de andere apparatuur van het observatorium, waaronder het paar dubbele multi-objectspectrografen en de uitzonderlijke PEPSI-hoge -resolutie spectrograaf.

Ze zijn van plan om de oorzaak van de uitbarsting en de processen die ertoe hebben geleid te onderzoeken, de reden voor de recordbrekende achteruitgang, de krachten achter de waargenomen wind en de oorzaak van de pulserende helderheid.

Vertaling: Jan Vyvey
Bron: Universiteit van Minnesota