Stjärnan V Sagittae är nästa kandidat som exploderar i stjärnpyroteknik, och ett team av astronomer bestämde året för den kataklysmiska explosionen 2083, eller däremot. V Sagittae är i stjärnbilden Sagitta (latin för pilen), en svag och knappast märkbar konstellation på den norra himlen. V Sagittae är cirka 1100 ljusår från Jorden.
År 1902 upptäckte astronomer V Sge som en variabel stjärna, och 1963 identifierade ett team av astronomer under ledning av amerikanska George Herbig det som en binär stjärna. Det är i en klass med stjärnor som kallas kataklysmiska variabler (CV), där en vanlig stjärna kretsar kring en vit dvärg. Den kretsande stjärnan är den primära stjärnan och den sekundära stjärnan är en massöverförande stjärna.
I en kataklysmisk variabel är de två stjärnorna tillräckligt nära varandra för att den vita dvärgens gravitation snedvrider den sekundära stjärnan. Material från sekundärstjärnan, eller givarstjärnan, dras in i en utvidgningsring runt den vita dvärgen. Materialet i ackretionsskivan avger stark UV- och röntgenenergi när det faller in i den vita dvärgen.
"I alla andra kända CV: er är den vita dvärgen mer massiv än den kretsande normala stjärnan, så V Sge är helt unik."
Professor Emeritus Bradley E. Schaefer, LSU Institutionen för fysik och astronomi; Huvud författare
Enligt ny forskning befinner sig V Sge-stjärnorna i en dödspiral. Under de närmaste decennierna kommer V Sge att bli ljusare dramatiskt. Sedan någon gång nära 2083 når den en tipppunkt. Det kommer att ske så mycket massöverföring från givarstjärnan till den vita dvärgen att givarstjärnan kommer att spiral närmare tills de går samman. Den oundvikliga sammanslagningen kommer att orsaka en katastrofal nova.
Professor Emeritus Bradley E. Schaefer, LSU-institutionen för fysik och astronomi, ledde den nya studien.
"Vi har nu en stark förutsägelse för V Sges framtid", säger professor Schaefer i ett pressmeddelande. ”Under de kommande decennierna lyser stjärnan snabbt. Runt året 2083 kommer dess utvidgningsgrad att öka katastrofalt och spilla massan med otroligt höga hastigheter på den vita dvärgen, med detta material flammande bort. Under de sista dagarna av denna dödspiral kommer all massa från följeslagaren att falla på den vita dvärgen, vilket skapar en supermassiv vind från den sammanslagna stjärnan, som verkar lika ljus som Sirius, kanske till och med lika ljus som Venus. ”
Den nya forskningen presenterades vid American Astronomical Societys årsmöte.
Kataklysmiska variabler är en stor mångfaldig kategori av stjärnor med många olika typer. V Sge är bland den mest extrema typen. I V Sges fall är givarstjärnan nästan fyra gånger så massiv som sin vita dvärgkompis, vilket gör den till den enda kända CV där givarstjärnan är mer massiv än dvärgen.
V Sge är ungefär 100 gånger ljusare än någon av de andra kända CV: erna. Paret driver en oerhört kraftfull stjärnvind, och detta ger ett spektakulärt slut på det binära systemet. Den extrema ljusstyrkan betyder bara en sak: den vita dvärgen tar bort allt mer material från givarstjärnan. En del av det materialet kommer att anslutas till den vita dvärgen och andra accelereras ut i rymden bort från den vita dvärgen i en hård solvind, som tätar systemet. Så småningom kommer givarstjärnan att förlora så mycket material att dess bana kommer att ruttna och de två kommer att kollidera.
"I alla andra kända CV: er är den vita dvärgen mer massiv än den kretsande normala stjärnan, så V Sge är helt unik," sa Schaefer.
Astronomer har länge känt att V Sge var en ovanlig binär med konstiga egenskaper. Men först nu har de förstått att paret befann sig i en stramare dödspiral. Det beror på att det finns arkiverade bilder av V Sge som går tillbaka till 1890-talet som visar stjärnan lyser över tiden när den vita dvärgen förvärvar mer och mer material från givaren.
"Tidigare har astronomer studerat V Sge och insett att det är ett ovanligt system med extrema egenskaper," sade Juhan Frank, en gruppmedlem. "Men ingen hade insett att den binära banan var in-spiral mycket snabb."
V Sge upplever extrem ljusning med en faktor på 10x och 2,5 storlekar sedan omkring 1907, enligt arkivet med bilder från American Association of Variable Star Observers.
"V Sge får exponentiellt ljusstyrka med en fördubbling av tidsskalan på 89 år," sade Frank. "Denna ljusning kan bara resultera i att massan som faller från den normala följeskärmstjärnan ökar exponentiellt, i slutändan på grund av att den binära banan växer snabbt in."
”I väntan på detta snabba förfall av banan är V Sges öde förseglad,” uttalade Schaefer. ”Den kritiska och enkla fysiken härrör från att V Sge har att följeslagaren är mycket mer massiv än den vita dvärgstjärnan, så att tvinga massöverföringen att öka exponentiellt. Väntar de närmaste decennierna kommer V Sge att in-spiral i snabb takt med ökande ljusstyrka. "
"Oundvikligen kommer denna in-spiral att höja sig med majoriteten av gasen i den normala stjärnan som faller på den vita dvärgen, allt inom de sista veckorna och dagarna," sa Schaefer. "Denna fallande massa kommer att frigöra en enorm mängd tyngdkraftspotentialenergi, köra en stellar vind som aldrig tidigare sett, och höja systemets ljusstyrka till bara kort för supernovaer på topp."
Med alla historiska data kunde teamet beräkna när V Sge kommer att kollidera tillsammans.
"Från denna kritiska nya inmatning av fördubblingstidsskalan på 89 år blir det möjligt att direkt beräkna den framtida utvecklingen av V Sge, alla med hjälp av standardekvationer som beskriver de många fysiska mekanismerna som är inblandade," sa Schaefer.
Beräkningarna visar att den kataklysmiska kollisionen kommer att ske under 2083 +/- 16 år.
"Osäkerheten på detta datum är ± 16 år, främst beroende på att man inte har ett perfekt mått på fördubblingstidsskalan på grund av den stora inneboende jitteren i ljusstyrkan i den historiska posten," sade Frank. "Därför kommer sammanslagningen att vara ungefär mellan 2067 och 2099, troligen nära mitten av detta område."
Högsta ljusstyrkan kommer att pågå ungefär en månad och det kommer att vara mellan Venus och Sirius i detta avseende. När de två stjärnorna har släppts samman kommer givarstjärnan att försvinna och bara en enda röd jättestjärna kommer att finnas kvar. Den stjärnan kommer att ha en kärna av degenererat elektronmaterial, bestående av elektroner som tvingas till det lägsta energitillståndet av det överliggande materialet. Det överliggande materialet i detta fall kommer att vara ett väteförbränningsskikt omgivet av en enorm halo av mestadels väte.
När sammanslagningen och ljusningen inträffar kommer det att vara historiskt. Händelsen V Sge kommer inte att vara lika ljus som den berömda Kepler Supernova från 1604. Keplers Supernova var synlig på daghemen i cirka tre veckor, och den spelades in av flera civilisationer runt om i världen vid den tiden. Men V Sge kommer också att synas med blotta ögat.
"Således kommer V Sge att se häpnadsväckande ljus på natthimlen," sa Schaefer. "Detta är väsentligt ljusare än den alltidens ljusaste kända nova (vid -0,5) för drygt ett sekel sedan, och förra gången någon" gäststjärna "verkade ljusare var Keplers Supernova år 1604."
"Nu kan människor över hela världen veta att de kommer att se en underbar gäststjärna skina som den ljusaste på himlen under en månad eller så, som pekas på av pilen precis nedanför Cygnus, svanen," sade Schaefer.
Novorna som skapats genom denna typ av sammanslagning används som standardljus i astronomi, vilket gör att astronomer kan mäta enorma avstånd. Vissa novor lämnar också kvar rester, även om de inte är lika energiska eller massiva som supernovarester. Nova-rester kan pågå i några århundraden.
Mer:
- Pressmeddelande: Binary Star V Sagittae exploderar som mycket ljusa "Nova" vid Century's End
- Supportinformation: https://www.lsu.edu/physics/v_sagittae.php
- Space Magazine: Denna stjärna har gått Nova varje år, i miljoner år
