Återkommande Novae, Light Echoes och Mystery of T Pyxidis

Några av de mest våldsamma händelserna i vårt universum diskuterades i morse på 222^nd möte med American Astronomical Society i Indianapolis, Indiana när forskare avslöjade nyligen observerade ljusekon som ses som ett resultat av stellar explosioner.

Ett ljust eko uppstår när vi ser damm och utkastat material upplyst av en lysande nova. Ett liknande fenomen resulterar i vad som kallas en reflektionsnebulosa. En stjärna sägs gå nova när en vit dvärgstjärna sipprar bort material från en följeslagare. Detta ackumulerade väte byggs upp under fantastiskt tryck och skapade ett kort utbrott av kärnfusion.

Ett mycket speciellt och sällsynt fall är en klass av kataklysmiska variabler som kallas återkommande novéer. Mindre än dussin av dessa typer av stjärnor är kända för i vår galax, och det mest berömda och bisarra fallet är T Pyxidis.

T Pyxidis ligger i den södra konstellationen Pyxis och svävar i allmänhet runt +15^th storhet, ett svagt mål även i ett stort trädgårdsteleskop. Det har emellertid varit utsatt för stora utbrott som närmar sig ljus med blotta ögon ungefär vart 20 år till +6,4. Det är en förändring i ljusstyrkan nästan 4 000 gånger.

Men mysteriet har bara fördjupats runt denna stjärna. Åtta utbrott övervakades av astronomer från 1890 till 1966, och sedan ... ingenting. I årtionden var T Pyxidis tyst. Spekulationer skiftade från när T Pyxidis skulle komma till Varför denna stjärna genomgick plötsligt en lång fas av tystnad.

Kan modeller för återkommande novéer behöva en översyn?

T Pyxidis svarade äntligen astronomernas frågor 2011 och genomgick sitt första utbrott på 45 år. Och den här gången hade de Hubble Space Telescope till hands för att bevittna händelsen.

I själva verket hade Hubble just renoverats under det slutliga besöket av rymdfärjan Atlantis till det kretsande observatoriet 2009 på STS-125 med installationen av sin Wide Field Camera 3, som användes för att övervaka utbrottet av T Pyxidis.

Hubble-observationen av ljusekonet gav också några överraskningar för astronomer.

"Vi förväntade oss att detta skulle vara ett sfäriskt skal," säger Columbia Universitys Arlin Crotts, med hänvisning till ejecta i närheten av stjärnan. "Den här observationen visar att det är en disk och den är fylld med snabb rörelse från tidigare utbrott."

I själva verket väcker denna upptäckt några spännande möjligheter, som att ge forskare möjligheten att kartlägga anatomin från tidigare utbrott från stjärnan när ljusekonet utvecklas och lyser upp disks 3D-inre som en kinesisk lykta. Disken lutar cirka 30 grader mot vår siktlinje, och forskare föreslår att den följeslagna stjärnan kan spela en roll i formningen av dess struktur från en sfär till en skiva. Skivan med material som omger T Pyxidis är enorm, ungefär 1 ljusår. Detta resulterar i en uppenbar ringdiameter på 6 bågsekunder (cirka 1/8 av den uppenbara storleken på Jupiter vid motstånd) sett från vår jordiska utsiktspunkt.

Paradoxalt nog kan ljusekon tyckas röra sig i superluminala hastigheter. Denna illusion är ett resultat av geometri för banan som ljuset tar för att nå observatören, korsa liknande avstånd men anländer vid olika tidpunkter.

Och om man talar om avstånd har mätning av ljusekon gett astronomer en annan överraskning. T Pyxidis ligger ungefär 15 500 ljusår avlägsen, vid den högre 10% slutet av det tidigare uppskattade intervallet 6 500–16 000 ljusår. Detta betyder att T Pyxidis är ett iboende ljust objekt och dess utbrott är ännu mer energiska än trott.

Ljusekon har studerats kring andra novor, men det har varit första gången som forskare har kunnat kartlägga dem i stort sett i tre dimensioner.

"Vi har alla sett hur ljus från fyrverkerisskal under den stora finalen tänder upp röken och soten från skalen tidigare i showen," sade teammedlem Stephen Lawrence från Hofstra University. "På ett analogt sätt använder vi ljus från T Pyx senaste utbrott och dess utbredning med ljusets hastighet för att dissekera sina fyrverkerier från decennier tidigare."

Forskare berättade också Space Magazine om den roll som amatörastronomer har spelat för att övervaka dessa utbrott. Det finns bara så mycket "omfångstid", av vilken mycket lite endast kan tilldelas studiet av ljusekon. Amatörer och medlemmar i American Association of Variable Star Observers (AAVSO) är ofta de första som varnar proffsen om att ett utbrott pågår. Ett känt exempel på detta inträffade 2010, när Florida-baserade bakgårdsobservatören Barbara Harris var den första som upptäckte ett utbrott från återkommande nova U Scorpii.

Och även om T Pyxidis nu kan vara vilande under de kommande decennierna, finns det flera andra återkommande novéer som är värda fortsatt granskning:

Det är uppenbart att återkommande novor berättar om den roll de spelar i kosmos. Grattis till Lawrence och samarbeta med upptäckten ... håll utkik efter framtida fyrverkerier från denna sällsynta klass av stjärnor!

Läs det ursprungliga pressmeddelandet från NASA och mer om T Pyxidis här.