I årtionden, astronomer har känt till oregelbundna utbrott från dubbelstjärnsystemet V745 Sco, som ligger cirka 25, 000 ljusår från jorden. Astronomer överraskades när tidigare utbrott från detta system sågs 1937 och 1989. När systemet bröt ut den 6 februari, 2014, dock, forskare var redo att observera händelsen med en svit av teleskop inklusive NASA:s Chandra X-ray Observatory.

V745 Sco är ett binärt stjärnsystem som består av en röd jättestjärna och en vit dvärg låsta samman av gravitationen. Dessa två stjärnobjekt kretsar så nära varandra att de yttre skikten av den röda jätten dras bort av den vita dvärgens intensiva gravitationskraft. Detta material faller gradvis på ytan av den vita dvärgen. Över tid, tillräckligt med material kan samlas på den vita dvärgen för att utlösa en kolossal termonukleär explosion, orsakar en dramatisk ljusning av binären som kallas en nova. Astronomer såg V745 Sco blekna med en faktor tusen i optiskt ljus under cirka 9 dagar.

Astronomer observerade V745 Sco med Chandra lite över två veckor efter utbrottet 2014. Deras viktigaste upptäckt var att det verkade som att det mesta av materialet som kastades ut av explosionen rörde sig mot oss. För att förklara detta, ett team av forskare från INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, universitetet i Palermo, och Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics konstruerade en tredimensionell (3D) datormodell av explosionen, och justerade modellen tills den förklarade observationerna. I denna modell inkluderade de en stor skiva av kall gas runt ekvatorn av binären orsakad av den vita dvärgen som drar på sig en vind av gas som strömmar bort från den röda jätten.

Datorberäkningarna visade att novaexplosionens sprängvåg och utstött material sannolikt var koncentrerade längs det binära systemets nord- och sydpoler. Denna form orsakades av att sprängvågen slog in i skivan av kall gas runt binären. Denna interaktion fick sprängvågen och utstött material att sakta ner längs skivans riktning och producera en expanderande ring av het, Röntgenavgivande gas. Röntgenstrålar från materialet som rörde sig bort från oss absorberades och blockerades mestadels av materialet som rörde sig mot jorden, förklara varför det verkade som att det mesta av materialet rörde sig mot oss.

I figuren (bilden ovan) som visar den nya 3D-modellen av explosionen, sprängvågen är gul, massan som kastas ut av explosionen är lila, och skivan av kallare material, som mestadels är orörd av effekterna av sprängvågen, är blå. Kaviteten som är synlig på vänster sida av det utkastade materialet (se den märkta versionen) är resultatet av att skräpet från den vita dvärgens yta saktas ner när det träffar den röda jätten. Nedan är en optisk bild från Siding Springs Observatory i Australien.

En extraordinär mängd energi släpptes ut under explosionen, motsvarande cirka 10 miljoner biljoner vätebomber. Författarna uppskattar att material som väger ungefär en tiondel av jordens massa kastades ut.

Även om denna stjärnstora rapning var imponerande, mängden massa som kastades ut var fortfarande mycket mindre än den mängd som forskarna beräknar behövs för att utlösa explosionen. Detta innebär att trots de återkommande explosionerna, en betydande mängd material ackumuleras på ytan av den vita dvärgen. Om tillräckligt med material samlas, den vita dvärgen kan genomgå en termonukleär explosion och bli helt förstörd. Astronomer använder dessa så kallade supernovor av typ Ia som kosmiska avståndsmarkörer för att mäta universums expansion.

Forskarna kunde också bestämma den kemiska sammansättningen av det material som drevs ut av novaen. Deras analys av dessa data antyder att den vita dvärgen huvudsakligen består av kol och syre.

En 3D-print av modellen skapades också (bilden nedan). Denna 3D-utskrift förenklades och skrevs ut i två delar, sprängvågen (visas här i grått) och det utskjutna materialet (visas här i gult).

En artikel som beskriver dessa resultat publicerades den 1 februari, 2017 års nummer av Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society och är tillgänglig online. Författarna är Salvatore Orlando från INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo i Italien, Jeremy Drake från Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge, MA och Marco Miceli från University of Palermo.