Hvordan vi løste et århundreder gammelt mysterium ved at opdage en sjælden form for stjernekollision

En lysende ny stjerne dukkede op på himlen i juni, 1670. Den blev set af karteusermunken Père Dom Anthelme i Dijon, Frankrig, og astronom Johannes Hevelius i Gdansk, Polen. I løbet af de næste par måneder, det forsvandt langsomt til usynlighed. Men i marts 1671 den dukkede op igen – nu endnu mere lysende og blandt de 100 klareste stjerner på himlen. Igen forsvandt det, og i slutningen af ​​sommeren var den væk. Så i 1672, det gav en tredje optræden, nu kun knap synligt med det blotte øje. Efter et par måneder var den væk igen og er ikke blevet set siden.

Dette har altid set ud til at være en mærkelig begivenhed. I århundreder, astronomer betragtede det som den ældste kendte nova - en type stjerneeksplosion. Men denne forklaring blev uholdbar i det 20. århundrede. En nova er en ret almindelig begivenhed, når brint antændes i en ellers uddød stjerne og forårsager en termonuklear løbsk reaktion. Stjerner kan også eksplodere som supernovaer, efter en implosion af deres kerne. Imidlertid, vi ved nu, at ingen af ​​dem ville give den slags gentagne optræden, som man ser i denne begivenhed.

Så hvad var det? Vores nye forskning, offentliggjort i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , giver en helt ny forklaring.

I 1982, den amerikanske astronom Mike Shara fandt en tåge – en interstellar støvsky, brint, helium og andre gasser - ved den forsvundne stjernes position, som siden havde fået navnet CK Vul imellem. Dette beviste, at der virkelig var sket noget her. Astronomer bemærkede senere, at tågen udvidede sig, og at udvidelsen var startet for omkring 300 år siden. Men selve stjernen kunne ikke ses.

Tingene blev endnu mærkeligere, da astronomen Tomasz Kamiński opdagede, at tågen indeholdt en højst usædvanlig blanding af elementer, er meget rigeligt i to isotoper (grundstoffer med et andet antal neutroner i deres kerne sammenlignet med det "normale" atom):en type nitrogen (15N) og radioaktivt aluminium (26Al). Disse kræver meget høje temperaturer for at dannes. Hvad end der skete, dette havde været en højenergibegivenhed.

Nye observationer

Vi observerede stjernens placering med ALMA-observatoriet i Chile. Dette spektakulært udseende teleskop bruger 64 separate skåle, og observerer i mikrobølgeområdet af lys. Den er særlig god til at detektere stråling fra molekyler i rummet. Det, vi fandt, er, at affaldet fra begivenheden er synligt som to ringe af støv, der ligner et timeglas. Dette timeglas er indlejret i et større timeglas set i tidligere observationer, og selv indeholder andre strukturer - indlejret som en russisk dukke.

Sådanne timeglaslapper indikerer tilstedeværelsen af ​​jetfly, der kommer fra midten, som blæser de modstående bobler ud. Men timeglassene er i lidt forskellige vinkler. Dette tyder på, at den oprindelige struktur snurrede, og dette kræver en langvarig proces. Hvad end der skete, det var ikke kun en enkelt eksplosion. Udkastningen må have taget noget tid.

Men hvis det ikke var en eksplosion, hvad skete der? Alternativet til en stjerneeksplosion er en kollision mellem to stjerner. Det er sjældne begivenheder, som har fanget stor opmærksomhed i de senere år. I 2008, en kollision blev fanget nær midten af ​​vores galakse. De kolliderende stjerner kredsede tæt om hinanden, før den endelig smelter sammen.

Under arrangementet, stjernerne blev 100 gange lysere end før, og i løbet af de næste to år forsvandt de igen. En lignende begivenhed kan være sket i år 2000, da en stjerne kaldet V838 Mon pludselig lysnede op og derefter langsomt falmede.

CK Vul kunne være resultatet af en fusion mellem to normale stjerner. Men dette så ikke ud til at passe. Heldigvis selvom, der er en komplet zoologisk have af mulige kollisioner, da stjerner findes i mange typer. Vi har nu fundet ud af, at to stjerner fra den modsatte side af stjernespektret kunne have produceret det mønster, der ses på himlen.

Hovedskuespilleren ville have været en hvid dværg, en tæt rest tilbage efter en stjerne som solen når slutningen af ​​sit liv. Birolleskuespilleren ville have været en brun dværg, et objekt i skumringszonen mellem stjerner og planeter:for let til at producere den brintfusion, som normalt finder sted i midten af ​​en stjerner, men for tung til at være en planet. De er 10 til 80 gange tungere end Jupiter. Brune dværge er sandsynligvis ret almindelige, men de er svære at finde, fordi de er så svage.

En kollision mellem en hvid dværg og en brun dværg ville være spektakulær. Den brune dværg ville blive revet i stykker af den meget tungere og tættere hvide dværg. Noget af den revne dværg ville regne ned over den hvide dværg og give brændstof til en termonuklear reaktion. Resten af ​​den brune dværg ville blive fejet op i affaldet fra udbruddet.

I modsætning til en normal stjerne, hvide dværge kan være ekstremt svage, og efter fusionen og den termonukleare eksplosion, ville til sidst være vendt tilbage til denne lysstyrke. De resterende støvskaller kan også have bidraget, gør den uigennemsigtig for synligt lys. En sammensmeltning af normale stjerner ville have efterladt en stjerne med normal lysstyrke, og selvom det var skjult, kunne det stadig være set i det infrarøde.

Er det, hvad der rent faktisk skete? Vi har lavet en plausibel model, men yderligere test ville være påkrævet for at frembringe afgørende beviser. For eksempel, ville denne kollision give de rette betingelser for at danne radioaktivt aluminium? Kommende observationer kunne se på detaljerne i det inderste område af timeglasstrukturen for at finde ud af det.

Vores opdagelse repræsenterer den første nogensinde påvisning af en kollision mellem en hvid og en brun dværg. Når det er bekræftet, vi kan bruge det til at lede efter lignende begivenheder. Astronomi er et eventyr:en smuk blanding af fysik og opdagelse. Vi lærer stadig.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.