Ikke super, men stadig strålende: Hvad forårsager regelmæssige novas?

Ny Centauri 2013

Det første litium, der nogensinde blev fundet i en stjerneeksplosion, blev fundet i denne lyse nova (i midten). Nova Centauri 2013, den eksploderende stjerne, blev fanget i juli 2015 af New Technology Telescope ved ESOs La Silla -observatorium. (Billedkredit: ESO)



Paul Sutter er astrofysiker hos Ohio State University og chefforsker ved COSI Science Center . Sutter er også vært for Spørg en rummand , RealSpace og COSI Science nu .



Forestil dig, hvor overrasket dansk astronom Tycho Brahe ville have været, da han undersøgte en 'ny stjerne', der dukkede op på himlen i november 1572. Faktisk behøver du ikke forestille dig det, for jeg er ved at beskrive det.

Selvfølgelig var 'nye stjerner' dukket op og blevet lagt mærke til gennem historien, og deres oprindelse var altid en kilde til undren, forvirring og argumenter. Kometer blev generelt anset for at være en slags atmosfærisk fænomen (måske den førmoderne ækvivalent af UFO'er forklaret af 'sumpgas og vejrballoner'). Og en lejlighedsvis ny stjerne? Uh, hvad med en komet & hellip; uden hale? Jo, det virker.



Uanset hvad var det vigtigt for tidlige europæiske tænkere, at rodede ting på himlen blev på himlen og ikke i stjernerne. I deres verdensbillede stod det uperfekte, beskidte, rodede, sjuskede, jordiske rige i skarp kontrast til himlens mekaniske urværk perfektion . Hvis der skete noget underligt på himlen, tænkte de, det skulle være en del af Jorden og ikke det himmelske. [ Kend dine novas: Star Explosions Explained (infografisk) ]

Så nu kommer vi til Brahe's surprise . Lige før teleskopalderens begyndelse gav hans observatorier de mest præcise målinger af himlen med det blotte øje. En teknik, han havde til rådighed til måling af himmelske afstande, var parallaks - når nærliggende objekter ser ud til at bevæge sig frem og tilbage, mens en betragter skifter synspunkter, mens fjernere objekter næsten ikke ser ud til at bevæge sig overhovedet. Mål frem og tilbage, lav lidt trigonometri og voilà-du har en afstand.

Hvis den 'nye stjerne' i 1572 virkelig var et atmosfærisk objekt, burde Brahes observatorium have kunnet måle dens parallaks. Men det kunne den ikke - objektet var for fjernt - og Brahe blev overrasket. Den nye stjerne sad fast i himlen, indlejret i det angiveligt perfekte og uforanderlige himmelske rige.



En stjerne er født

Brahe beskrev sine observationer i et manuskript med en tilstrækkelig braggadocio -titel: 'Angående stjernen, ny og aldrig før set i nogens liv eller minde.' Dette arbejde satte gang i en revolution, da astronomer voksede til at indse, at ting i rummet slet ikke er perfekte og faktisk er lidt rodet.

Vi ved nu, at Brahes 'stella nova' ('ny stjerne') faktisk var en supernova, men i århundreder blev det latinske ord 'nova' knyttet til noget nyt på himlen. Det var først i 1930’erne, at strengere definitioner blev sorteret fra: Hvis en stjerne sprængte helt, var det en supernova; hvis det ikke gjorde det, var det en almindelig nova.

Men selv det var ikke nok, da moderne observatører opdagede forskellige klasser af objekter, mekanismer og processer, der førte til udbrud på himlen. 'Supernova' måtte blive 'supernova' med nymærkede undertyper for at angive den specifikke astrofysiske proces, men 'nova' blev skiftet til ' katastrofalt variabel stjerne , 'fordi & hellip; godt, jeg ved det ikke rigtigt, men det er den verden, vi lever i.



Når stjerner bliver fede

Det længere navn tjener dog mindst et nyttigt formål: Det indikerer, at der sker noget voldeligt med nogle stjerner for at få dem til dramatisk at ændre deres lysstyrke. Der er et par mekanismer, der kan forårsage ændringen, herunder de altid populære stjerner, der støder ind i hinanden. Men det mest almindelige scenario - og den situation, som astronomer typisk skildrer, når det gamle udtryk 'nova' bliver henkastet kastet rundt i gangen -samtaler - sker, når to stjerner bor sammen.

Når stjerner fødes sammen, er den ene mere massiv end den anden. Det kunne være lidt; det kan være meget. Men uanset hvad, vil den mere massive af duoen hurtigere strømme gennem sin tilførsel af brint, da dets øgede tyngdekraftstryk driver fusionshastigheden i sin kerne til et vanvittigt tempo. I mellemtiden nipper den lavere masse søskende forsigtigt til sine brændstofreserver og brænder langsomt og støt.

Med nok tid vil den større stjerne løbe tør for brint, udvikle sig til en rød kæmpe og kort antænde helium. Efter voldsomt at have spyttet sine lag af atmosfære ind i det omgivende system, vil det endelig slå sig ned i en behagelig hvid-dværgpension.

Den hvide dværg - en beskedent kugle af uopløst og inert kulstof og ilt - kan forblive stabil i billioner af år. Det vil sige, indtil dets ledsager begynder at gennemgå sine egne voldelige paroxysmer.

Til sidst vil den mindre ledsager løbe tør for smeltbart brint og træde ind i sin egen rød-gigant-fase i slutningen af ​​livet. Hvis det var helt alene i rummet, ville det simpelthen blive større. (Vores egen sol vil sandsynligvis opsluge Jorden på dette stadium, men det er en anden artikel.) Men bundet til sin hvide dværg-søskende i det binære system kan de løst forbundne yderste lag af den røde gigants atmosfære arbejde sig op på overfladen af ledsageren.

Det her glidning af gas fra en stjerne til en anden sker via en såkaldt Roche-lap, en tragtlignende forlængelse af den røde kæmpe, hvor den hvide dværgs tyngdekraft begynder at udøve sin indflydelse. [ Se denne video for mere om Roche -lapper. ]

100.000 soler

I første omgang er denne proces ret godartet: Den røde gigants atmosfære af brint akkumuleres ganske enkelt på den hvide dværg. Fordi dværgen selv er lavet af tungt kulstof og ilt, går den nye tilførsel af brint ikke rigtig nogen steder, men bygger i stedet et tykt tæppe af materiale op.

Hvis processen stoppede der, ville der virkelig ikke ske noget interessant. Men processen stopper ikke der.

På et tidspunkt når trykket på det nederste lag af brint et kritisk punkt, ogbom- det hele går op i et enkelt atomflash. Hvis detonationen er tilstrækkelig kraftig til at antænde carbonfusion, indtages hele den hvide dværg i ensupernova, men hvis kun brintlaget går af, er det en god gammeldagsfastny.

For det meste sker en sådan eksplosion bare en gang, hvor den hvide dværg midlertidigt stiger i lysstyrke med 50.000 til 100.000 gange. Men der er et par kendte tilfælde af gentagne begivenheder, som vi ikke helt forstår.

Uanset hvad er universet et rodet sted.

Lær mere ved at lytte til afsnittet ' Hvordan fungerer (almindelig) nova? 'på podcasten Ask A Spaceman, tilgængelig den iTunes og på Internettet kl http://www.askaspaceman.com . Tak til @DesRon94 og Tim R. for de spørgsmål, der førte til dette stykke! Stil dit eget spørgsmål på Twitter ved hjælp af #AskASpaceman eller ved at følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter .

Følg os @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikel om guesswhozoo.com .