NASAs Kepler er vidne til, at vampyrstjernesystemet gennemgår superudbrud

NASAs Kepler-rumfartøj blev designet til at finde exoplaneter ved at lede efter stjerner, der dæmpes, når en planet krydser stjernens ansigt. Tilfældigvis, det samme design gør den ideel til at spotte andre astronomiske transienter - genstande, der lysner eller dæmpes over tid. En ny søgning i Kepler-arkivdata har afsløret et usædvanligt superudbrud fra en hidtil ukendt dværgnova. Systemet blev lysnet med en faktor på 1, 600 over mindre end et døgn, før de langsomt forsvinder.

Det pågældende stjernesystem består af en hvid dværgstjerne med en brun dværgledsager omkring en tiendedel så massiv som den hvide dværg. En hvid dværg er den resterende kerne af en aldrende sollignende stjerne og indeholder omkring en sols værdi af materiale i en klode på størrelse med Jorden. En brun dværg er et objekt med en masse mellem 10 og 80 Jupiter, der er for lille til at gennemgå kernefusion.

Den brune dværg kredser om den hvide dværgstjerne hvert 83. minut i en afstand på kun 250, 000 miles (400, 000 km) – omkring afstanden fra Jorden til Månen. De er så tæt på, at den hvide dværgs stærke tyngdekraft fjerner materiale fra den brune dværg, suger sin essens væk som en vampyr. Det strippede materiale danner en skive, når det spiraler mod den hvide dværg (kendt som en tilvækstskive).

Det var en ren chance, at Kepler kiggede i den rigtige retning, da dette system gennemgik et super-udbrud, lysere med mere end 1, 000 gange. Faktisk, Kepler var det eneste instrument, der kunne have været vidne til det, da systemet var for tæt på Solen fra Jordens synspunkt på det tidspunkt. Keplers hurtige kadence af observationer, tager data hvert 30. minut, var afgørende for at fange alle detaljer i udbruddet.

Begivenheden forblev skjult i Keplers arkiv, indtil den blev identificeret af et hold ledet af Ryan Ridden-Harper fra Space Telescope Science Institute (STScI), Baltimore, Maryland, og Australian National University, Canberra, Australien. "I en vis forstand, vi opdagede dette system ved et uheld. Vi ledte ikke specifikt efter et superudbrud. Vi ledte efter enhver form for forbigående, " sagde Ridden-Harper.

Kepler fangede hele begivenheden, observerer en langsom stigning i lysstyrken efterfulgt af en hurtig intensivering. Mens den pludselige opblussen er forudsagt af teorier, årsagen til den langsomme start forbliver et mysterium. Standardteorier inden for tilvækstskivefysik forudsiger ikke dette fænomen, som efterfølgende er blevet observeret i to andre dværgnova-superudbrud.

"Disse dværg nova-systemer er blevet undersøgt i årtier, så det er ret vanskeligt at opdage noget nyt, " sagde Ridden-Harper. "Vi ser tilvækstskiver overalt - fra nydannede stjerner til supermassive sorte huller - så det er vigtigt at forstå dem."

Teorier tyder på, at et super-udbrud udløses, når accretion-skiven når et vendepunkt. Når det akkumulerer materiale, den vokser i størrelse, indtil den ydre kant oplever gravitationsresonans med den kredsende brune dværg. Dette kan udløse en termisk ustabilitet, får disken til at blive overophedet. Ja, observationer viser, at diskens temperatur stiger fra ca. 000-10, 000° F (2, 700-5, 300°C) i sin normale tilstand til et maksimum på 17, 000-21, 000° F (9, 700-11, 700°C) på toppen af ​​superudbruddet.

Denne type dværg nova system er relativt sjælden, med kun omkring 100 kendte. Et individuelt system kan gå i år eller årtier mellem udbrud, gør det til en udfordring at fange en på fersk gerning.

"Detekteringen af ​​dette objekt vækker håb om at opdage endnu mere sjældne hændelser skjult i Kepler-data, " sagde medforfatter Armin Rest of STScI.

Holdet planlægger at fortsætte mining af Kepler-data, samt data fra en anden exoplanetjæger, missionen Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) på jagt efter andre transienter.

"De kontinuerlige observationer af Kepler/K2, og nu TESS, af disse dynamiske stjernesystemer giver os mulighed for at studere de tidligste timer af udbruddet, et tidsdomæne, der er næsten umuligt at nå fra jordbaserede observatorier, " sagde Peter Garnavich fra University of Notre Dame i Indiana.

Dette værk blev offentliggjort den 21. okt. 2019 udgave af Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .