V745 Sco:To stjerner, tre dimensioner, og masser af energi

I årtier, astronomer har kendt til uregelmæssige udbrud fra dobbeltstjernesystemet V745 Sco, som ligger omkring 25, 000 lysår fra Jorden. Astronomer blev overrasket, da tidligere udbrud fra dette system blev set i 1937 og 1989. Da systemet brød ud den 6. februar, 2014, imidlertid, videnskabsmænd var klar til at observere begivenheden med en række teleskoper, herunder NASAs Chandra X-ray Observatory.

V745 Sco er et dobbeltstjernesystem, der består af en rød kæmpestjerne og en hvid dværg låst sammen af ​​tyngdekraften. Disse to stjerneobjekter kredser så tæt omkring hinanden, at de ydre lag af den røde kæmpe trækkes væk af den hvide dværgs intense tyngdekraft. Dette materiale falder gradvist ned på overfladen af ​​den hvide dværg. Over tid, nok materiale kan samle sig på den hvide dværg til at udløse en kolossal termonuklear eksplosion, forårsager en dramatisk oplysning af det binære kaldet en nova. Astronomer så V745 Sco falme med en faktor tusind i optisk lys i løbet af omkring 9 dage.

Astronomer observerede V745 Sco med Chandra lidt over to uger efter 2014-udbruddet. Deres vigtigste konstatering var, at det så ud til, at det meste af materialet, der blev kastet ud af eksplosionen, bevægede sig mod os. For at forklare dette, et team af videnskabsmænd fra INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, universitetet i Palermo, og Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics konstruerede en tredimensionel (3D) computermodel af eksplosionen, og justerede modellen, indtil den forklarede observationerne. I denne model inkluderede de en stor skive af kølig gas omkring ækvator i binæren forårsaget af den hvide dværg, der trækker på en vind af gas, der strømmer væk fra den røde kæmpe.

Computerberegningerne viste, at nova-eksplosionens eksplosionsbølge og udstødt materiale sandsynligvis var koncentreret langs nord- og sydpolen af ​​det binære system. Denne form var forårsaget af eksplosionsbølgen, der slog ind i skiven af ​​kølig gas omkring binæren. Denne interaktion fik eksplosionsbølgen og udstødt materiale til at sænke farten langs denne skives retning og producere en ekspanderende ring af varmt, Røntgenudsendende gas. Røntgenstråler fra materialet, der bevægede sig væk fra os, blev for det meste absorberet og blokeret af materialet, der bevægede sig mod Jorden, forklare, hvorfor det så ud til, at det meste af materialet bevægede sig mod os.

På figuren (billedet ovenfor), der viser den nye 3D-model af eksplosionen, eksplosionsbølgen er gul, massen udstødt af eksplosionen er lilla, og skiven af ​​køligere materiale, som for det meste er uberørt af virkningerne af eksplosionsbølgen, er blå. Hulrummet, der er synligt på venstre side af det udstødte materiale (se den mærkede version) er resultatet af, at affaldet fra den hvide dværgs overflade bliver bremset, når det rammer den røde kæmpe. Nedenfor er et optisk billede fra Siding Springs Observatory i Australien.

En ekstraordinær mængde energi blev frigivet under eksplosionen, svarende til omkring 10 millioner billioner brintbomber. Forfatterne vurderer, at materiale, der vejer omkring en tiendedel af Jordens masse, blev slynget ud.

Mens denne opstød i stjernestørrelse var imponerende, mængden af ​​udslynget masse var stadig langt mindre end den mængde, som forskere beregner, der er nødvendige for at udløse eksplosionen. Det betyder, at på trods af de tilbagevendende eksplosioner, en betydelig mængde materiale samler sig på overfladen af ​​den hvide dværg. Hvis der akkumuleres nok materiale, den hvide dværg kunne gennemgå en termonuklear eksplosion og blive fuldstændig ødelagt. Astronomer bruger disse såkaldte Type Ia supernovaer som kosmiske afstandsmarkører til at måle universets udvidelse.

Forskerne var også i stand til at bestemme den kemiske sammensætning af det materiale, der blev udstødt af novaen. Deres analyse af disse data antyder, at den hvide dværg hovedsageligt består af kulstof og ilt.

Der blev også lavet et 3D-print af modellen (billedet nedenfor). Dette 3D-print blev forenklet og printet i to dele, eksplosionsbølgen (vist her i gråt) og det udstødte materiale (vist her i gult).

Et papir, der beskriver disse resultater, blev offentliggjort den 1. februar, 2017 udgave af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society og er tilgængelig online. Forfatterne er Salvatore Orlando fra INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo i Italien, Jeremy Drake fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA og Marco Miceli fra University of Palermo.