Astronomowie wyjaśnili zagadkę wybuchów gwiazd nowych

Dwie gwiazdy krążą po bardzo ciasnych orbitach. Jedna to biały karzeł – nie zachodzą w nim już reakcje termojądrowe, jest wypalony. Jego towarzysz – pod wpływem grawitacji – powoli oddaje mu materię. Gazy, przede wszystkim wodór i hel, osiadają na powierzchni białego karła. Gwiazdy są tak blisko siebie, że zmieściłyby się wewnątrz naszego Słońca. Gdy masa „ukradzionej" materii jest wystarczająco duża, rozpoczyna się gwałtowna reakcja termojądrowa.

Wybuch gwiazdy nowej.

Rozbłysk układu jest tak jasny, że w krótkim czasie z gwiazdy niewidocznej gołym okiem nowa staje się dostrzegalna, pojawia się na niebie – stąd nazwa. Pierwszą nową miał dostrzec Hipparch w II w. p.n.e. W całej naszej Galaktyce co roku obserwuje się kilkanaście klasycznych nowych.

Pulsujący karzeł

Po gigantycznym wybuchu materia zaczyna ponownie osiadać na powierzchni białego karła. Gromadzi się do kolejnego kataklizmu. W ogromnej skali czasu karzeł pulsuje – wybuchy i rozbłyski powtarzają się co kilkanaście tysięcy – kilka milionów lat. To dla nas za długi okres obserwacji. Nie wiemy, co się z tymi gwiazdami dzieje między wybuchami, a co za tym idzie, nie znamy do końca mechanizmu nowych.

Jedna z hipotez zakłada, że zapadają one w drzemkę – hibernują. Zespołowi z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego prowadzącemu program przeglądu nieba OGLE udało się potwierdzić teorię hibernacji. Ich odkrycie opisuje najnowsze wydanie prestiżowego tygodnika „Nature".

– Wybuchy gwiazd nowych należą do największych eksplozji gwiazdowych obserwowanych we Wszechświecie. W ciągu kilku godzin jaśnieją ponad kilkanaście tysięcy razy, stając się jednym z najjaśniejszych obiektów w Galaktyce – tłumaczy Przemysław Mróz, główny autor pracy.

Polacy prowadzili obserwacje przy użyciu 1,3-metrowego Teleskopu Warszawskiego w Obserwatorium Las Campanas w Chile. Analizowali obrazy gwiazdy V1213 Centauri, która wybuchła 8 maja 2009 roku. Ale zgromadzone dane obejmowały okres znacznie dłuższy – od 2003 do 2016 roku. Zespół mógł zatem dokładnie przyjrzeć się, co się działo przed i po wybuchu.

Dzięki temu astronomowie wykryli, że jasność układu przed rozbłyskiem nie była stała. Kilkudniowe pojaśnienia świadczyły o niestabilnym przepływie masy – każdorazowo na powierzchnię karła opadała porcja o masie zbliżonej do masy planetoidy. Masę sąsiadki karła oszacowano na ok. pół masy Słońca.

Teoria zakłada, że kilkaset lat po wybuchu przepływ materii jest jeszcze duży, później spada na przestrzeni tysięcy – milionów lat, a układ wkracza w fazę hibernacji. Później gwiazda ponownie się rozbudza i następuje kolejny wybuch.

Puchnąca towarzyszka

Tak było w przypadku V1213 Centauri – z każdym pojaśnieniem masa karła rosła aż do wybuchu. Kolejne obserwacje wskazują, że obecnie gwiazda jest ok. 50 razy jaśniejsza niż przed wybuchem, co oznacza chwilowy wyższy transfer materii. Prawdopodobnie wynika to z silnego oświetlenia powierzchni towrzyszącej gwiazdy podczas wybuchu nowej - zmienia się jej struktura, gwiazda puchnie. Według teorii hibernacji przepływ gazu ustaje dopiero po kilkuset latach. Ale te obserwacje przeprowadzi już inny zespół, w odległej przyszłości.

Zdaniem polskich astronomów jasność V1213 Centauri będzie maleć wraz ze spadkiem tempa transferu materii. Prawdopodobnie ulegnie hibernacji na długie tysiące lat – piszą badacze.

„Nasze badania stanowią przełom w poznawaniu mechanizmów prowadzących do tych gigantycznych eksplozji" – napisał do „Rz" prof. Andrzej Udalski, dyrektor Obserwatorium Astronomicznego UW i twórca projektu OGLE.