Konstnärens intryck av explosionen av RS Ophiuchi. Klicka för att förstora
Astronomer märkte nyligen att den normalt svaga stjärnan RS Ophiuchi hade lysat tillräckligt för att vara synlig utan teleskop. Denna vita dvärgstjärna har blivit ljusare så här fem gånger under de senaste 100 åren, och astronomer tror att det är på väg att kollapsa till en neutronstjärna. RS Ophiuchi finns i ett binärt system med en mycket större röd jättestjärna. De två stjärnorna är så nära att den vita dvärgen faktiskt är inne i kuvertet hos den röda jätten och exploderar inifrån var 20: e år eller så.
Den 12 februari 2006 rapporterade amatörastronomer att en svag stjärna i konstellationen Ophiuchus plötsligt hade blivit klart synlig på natthimlen utan hjälp av ett teleskop. Uppgifter visar att denna så kallade återkommande nova, RS Ophiuchi (RS Oph), tidigare har nått denna ljusstyrka fem gånger under de senaste 108 åren, senast 1985. Den senaste explosionen har observerats i enastående detalj av en armada av rymd- och markbaserade teleskop.
Tala idag (fredag) vid RAS National Astronomy Meeting vid Leicester, professor Mike Bode från Liverpool John Moores University och Dr Tim O’Brien från Jodrell Bank Observatory kommer att presentera de senaste resultaten som belyser nytt ljus över vad som händer när stjärnor exploderar.
RS Oph är drygt 5 000 ljusår från Jorden. Den består av en vit dvärgstjärna (den supertäta kärnan i en stjärna, ungefär storleken på jorden, som har nått slutet av sin huvudsakliga vätebränningsfas i utvecklingsfasen och kastar dess yttre lager) i nära omloppsbana med en mycket större röd jättestjärna.
De två stjärnorna är så nära varandra att vätgasrika gaser från de röda jättens yttre lager dras kontinuerligt på dvärgen med sin höga tyngdkraft. Efter ungefär 20 år har tillräckligt med gas anklagats för att en språng termonukleär explosion inträffar på den vita dvärgens yta. På mindre än en dag ökar dess energiproduktion till över 100 000 gånger solens sol, och den tillförda gasen (flera gånger jordens massa) matas ut i rymden med hastigheter på flera tusen km per sekund.
Fem explosioner som detta per sekel kan bara förklaras om den vita dvärgen är nära den maximala massan den kunde ha utan att kollapsa för att bli en ännu tätare neutronstjärna.
Det som också är mycket ovanligt i RS Oph är att den röda jätten tappar enorma mängder gas i en vind som omsluter hela systemet. Som ett resultat inträffar explosionen på den vita dvärgen "inuti" dess kompanjons utökade atmosfär och den utkastade gasen smälter sedan in i den med mycket hög hastighet.
Inom några timmar efter det att det senaste utbrottet av RS Oph skickades till det internationella astronomiska samfundet, svängde teleskop både på marken och i rymden till handling. Bland dessa är NASA: s Swift-satellit som, som namnet antyder, kan användas för att snabbt reagera på saker som förändras på himlen. Ett röntgenteleskop (XRT), som är designat och byggt av University of Leicester, ingår i dess utrustning.
"Vi insåg från de få röntgenmätningar som gjordes sent i 1985-utbrottet att detta var en viktig del av spektrumet för att observera RS Oph så snart som möjligt," sade professor Mike Bode från Liverpool John Moores University, som ledde observerar kampanjen för utbrottet 1985 och leder nu Swift-uppföljningsteamet för den aktuella explosionen.
”Förväntningen var att chocker skulle ställas in både i det utkastade materialet och i den röda jättens vind, med temperaturer till en början upp till cirka 100 miljoner grader - nästan tio gånger så mycket som i solens kärna. Vi har inte blivit besvikna! ”
De första observationerna från Swift, bara tre dagar efter utbrottet, avslöjade en mycket ljus röntgenkälla. Under de första veckorna blev det ännu ljusare och började sedan blekna, med spektrumet som tyder på att gasen kyldes, även om den fortfarande var vid en temperatur på tiotals miljoner grader. Det var exakt vad som förväntades när chocken pressades in i den röda jättens vind och avtog. Då hände något anmärkningsvärt och oväntat röntgenutsläpp.
"Cirka en månad efter utbrottet ökade röntgenstrålningen för RS Oph mycket dramatiskt," förklarade Dr. Julian Osborne från University of Leicester. ”Detta berodde antagligen på att den heta vita dvärgen, som fortfarande bränner kärnbränsle, sedan blev synlig genom den röda jättens vind.
”Det här nya röntgenflödet var extremt varierande och vi kunde se pulsationer som upprepas var 35: e sekund. Även om det är mycket tidiga dagar, och data fortfarande tas, är en möjlighet för variationen att detta beror på instabilitet i kärnkraftsförbränningshastigheten på den vita dvärgen. "
Samtidigt ändrade observatorier som arbetade på andra våglängder sina program för att observera händelsen. Dr. Tim O'Brien från Jodrell Bank Observatory, som gjorde sitt doktorsavhandling på 1985-explosionen, och Dr. Stewart Eyres från University of Central Lancashire, leder teamet som säkerställer de mest detaljerade radioobservationerna hittills av en sådan händelse.
"1985 kunde vi inte börja observera RS Oph förrän nästan tre veckor efter utbrottet, och sedan med faciliteter som var mycket mindre kapabla än de som finns tillgängliga för oss idag," sade Dr. O’Brien.
”Både radio- och röntgenobservationer från det senaste utbrottet gav oss spännande glimt av vad som hände när utbrottet utvecklades. Dessutom har vi denna gång utvecklat mycket mer avancerade datormodeller. Kombinationen av de två nu kommer utan tvekan att leda till en större förståelse för omständigheterna och konsekvenserna av explosionen.
"År 2006 gjordes våra första observationer med Storbritanniens MERLIN-system bara fyra dagar efter utbrottet och visade att radioutsläppet var mycket ljusare än väntat," tillade Dr. Eyres. ”Sedan dess har det ljusnat, bleknat och sedan ljusnat igen. Med radioteleskop i Europa, Nordamerika och Asien som nu övervakar händelsen mycket noggrant är detta vår bästa chans än att förstå vad som verkligen händer. ”
Optiska observationer erhålls också av många observatorier runt om i världen, inklusive det robotiska Liverpool-teleskopet på La Palma. Observationer genomförs också vid de längre våglängderna för den infraröda delen av spektrumet.
"För första gången kan vi se effekterna av explosionen och dess efterdyningar vid infraröda våglängder från rymden, med NASA: s Spitzer Space Telescope," sade professor Nye Evans från Keele University, som är chef för det infraröda uppföljningsteamet.
”Samtidigt överträffar de observationer som vi redan har fått från marken, från Storbritanniens infraröda teleskop på toppen av Mauna Kea på Hawaii, redan de data vi hade under 1985-utbrottet.
”Den chockerade röda jättevinden och materialet som kastas ut i explosionen ger upphov till utsläpp inte bara vid röntgen, optiska och radiovåglängder, utan också i den infraröda, via koronala linjer (så kallade för att de är framträdande i solens mycket varm korona). Dessa kommer att vara avgörande för att bestämma överflödet av elementen i materialet som matas ut i explosionen och för att bekräfta temperaturen på den heta gasen. ”
26 februari 2006 var en höjdpunkt i observationskampanjen. I det som säkert måste vara en unik händelse, observerade fyra rymdsatelliter plus radioobservatorier runt om i världen RS Oph samma dag.
"Denna stjärna kunde inte ha exploderat vid en bättre tid för internationella mark- och rymdbaserade studier av en händelse som har förändrats varje gång vi tittar på den," sade professor Sumner Starrfield från Arizona State University, som leder den amerikanska sidan av samarbetet . "Vi är alla mycket glada och utbyter många e-postmeddelanden varje dag för att försöka förstå vad som händer den dagen och sedan förutse beteendet på nästa."
Det som är uppenbart är att RS Oph uppför sig som en supernova-rest av typ II. Supernovaer av typ II representerar den katastrofala döden av en stjärna minst 8 gånger solens massa. De matar också ut mycket material med hög hastighet som interagerar med omgivningen. Men hela utvecklingen av en supernova-rest tar tiotusentals år. I RS Oph sker denna bokstavligen bokstavligen framför våra ögon, cirka 100 000 gånger snabbare.
"I RS Ophs utbrott 2006 har vi en unik möjlighet att förstå mycket mer sådana saker som sprungna termonukleära explosioner och slutpunkterna för utvecklingen av stjärnor," sade professor Bode.
"Med de observationsverktyg som finns till vårt förfogande ser våra ansträngningar för 21 år sedan ganska primitiva i jämförelse."
Originalkälla: RAS News Release
