Klassiske nova-eksplosioner involverer stråler af modsat rettede varm gas, plasma

Forskere ved University of Oxford har opdaget, at klassiske nova-eksplosioner er ledsaget af udstødning af stråler af modsat rettede varm gas og plasma, og at dette fortsætter i årevis efter nova-udbruddet. Tidligere, sådanne jetfly var kun blevet stødt på, der stammede fra meget forskellige systemer, såsom sorte huller eller nyligt kollapsede stjerner.

En klassisk nova er navnet på en eksplosiv begivenhed i vores galakse. Det har været kendt i årtier, at når en nova bryder ud, dens lysstyrke kan stige med flere størrelsesordener og kan forvandle en uopdagelig stjerne til et objekt, der kan ses med det blotte øje. Denne enorme stigning i lysstyrke sker, når stof rives væk fra en stjerne til den hårde overflade af en ledsagerstjerne, en kompakt genstand kendt som en hvid dværg. Stoffet, der samler sig på den hvide dværg, bliver ekstremt varmt og tæt, giver de rette betingelser for at syntetisere tungere grundstoffer, en proces kendt som termonuklear runaway.

The Global Jet Watch, ledet ved University of Oxford af professor Katherine Blundell, omfattende teleskoper adskilt i længdegrad rundt om i verden for at følge underdages variation i galaksen gjorde denne opdagelse mulig. Holdet offentliggjorde denne konklusion i begyndelsen af ​​2021, rapporterer den første opdagelse af jetfly i en klassisk nova, der var udbrudt under pandemisk lockdown i 2020 og blev efterfølgende fulgt intensivt med time-lapse spektroskopi med Global Jet Watch i dagene, uger og måneder der fulgte.

I et andet papir udgivet af Royal Astronomical Society, holdet har vist, at den nøjagtig samme adfærd udvises af fire ud af fire klassiske novaer, som Global Jet Watch har overvåget. Denne samling af fire udbrud omfatter forskellige typer af klassiske novaer (herunder en hybridtype), hvilket tyder på, at jetfly er et sandsynligt resultat for det klassiske nova-fænomen generelt.

Grafisk viser:Illustration af, hvordan hastighederne langs vores sigtelinje til novaen, der detonerede i juli 2020, ændrede sig i dagene efter dens udbrud. De skiftende hastigheder langs vores sigtelinje menes at skyldes, at retningerne, langs hvilke brintstrålerne sprøjtes, ændrer sig med tiden, et fænomen kendt som præcession.

Udover nu at være i stand til at studere fænomenerne jetfly, deres lancering, deres udbredelse og deres præcession på en ny måde, opdagelsen er også et betydeligt fremskridt i forståelsen af ​​de klassiske novaers indflydelse på vores galakse, Mælkevejen. Det faktum, at de kan udbrede varm gas langt, langt væk fra selve eksplosionsstedet har implikationer for berigelsen af ​​det interstellare medium i vores galakse med de nye elementer, der blev syntetiseret i løbet af eksplosionen. Yderligere udforskning og undersøgelse af disse implikationer er planlagt.

Dominic McLoughlin, den kandidatstuderende, der havde undersøgt nova-dataene i tidsserien, sagde; "Den nova, der brød ud i juli 2020, gjorde det muligt for os at knække koden. At opdage jetfly i umiddelbar forlængelse af klassiske nova-udbrud betyder, at vi nu kan studere dem, efterhånden som de begynder at lancere og præcessere - det er ikke forstået, hvordan jetfly rent faktisk bliver opsendt generelt, på trods af at de sker overalt i rummet."

Professor Katherine Blundell, der designede og startede Global Jet Watch, sagde:"Det er utroligt, at jetfly dukker op fra disse bemærkelsesværdige genstande, på trods af turbulensen fra en nova-detonation – og det er også forbløffende, at Global Jet Watch har holdt sig robust gennem de turbulente tider med lockdown. Dette åbner op for en helt ny måde at studere jet-fænomenerne på, som er allestedsnærværende over hele universet."

Global Jet Watch blev designet til at nå to vigtige mål. Et af disse mål var at være i stand til at give time-lapse spektroskopi af udviklende og dynamiske systemer i vores galakse, hvoraf en vigtig klasse er de såkaldte mikro-quasarer, som kan betragtes som nedskalerede, fremskyndede modeller af kvasarer i det fjerne univers. Disse nye resultater demonstrerer dens effektivitet i at følge forskellige typer optiske transienter såvel som dens modstandsdygtighed på et tidspunkt, hvor personlige besøg i observatorierne ikke er mulige.

Professor Katherine Blundell sagde:"Denne opdagelse kom ikke på grund af detaljerede planer og formodninger om, hvordan universet er, men i stedet som en sjov hjælpeprojekt som supplement til de vigtigste forskningsprogrammer i Global Jet Watch. At være åben for at udforske universet på nye måder synes uvægerligt at producere ny indsigt i dets rigdom og indre virke."

Det andet mål med Global Jet Watch var at engagere unge mennesker i udviklingslande, især piger, ind i videnskab og teknologi gennem døren til astronomi, som er en gateway og et eksempel på så mange områder inden for videnskab og teknik på højt niveau. I ikke-lockdown-tider, skolerne rundt om i verden, der er vært for observatorierne, kan frit bruge teleskoperne før lokal sengetid.

Oplevelsen af ​​at styre teleskoperne, at betjene kameraerne og udforske og fange nattehimlen har vist sig at være en afgørende oplevelse for mange. Allerede nogle af de første studerende, der har brugt teleskopet på deres skole, er gået videre til at studere naturvidenskab og/eller ingeniørvidenskab på gymnasier og universiteter i deres lande.

Brian Schmidt, vicekansler for Australian National University og nobelprisvinder i 2011, sagde:"Denne opdagelse vil ændre den måde, vi tænker på klassiske novaer. Global Jet Watch kombinerer på en unik måde ekspertise inden for videnskab med empowerment for skoleelever, jorden rundt; astronomi er en gateway til videnskab for så mange."

Steven Lee, instrumentforskeren på Global Jet Watch, der designede og byggede dets spektrografer, som var essentielle for at kunne foretage detekteringer af fænomenet med høj kvalitet, sagde:"Selvom vi ikke forventede denne opdagelse, sporing af disse jetfly er faktisk præcis, hvad Global Jet Watch er designet til at gøre. Designet af vores instrumenter var udelukkende drevet af de vigtigste videnskabelige mål for Global Jet Watch - og deres evner betyder, at de kunne tage denne opdagelse i deres skridt."