Forskare vid University of Oxford har upptäckt att klassiska novaexplosioner åtföljs av utstötning av strålar av motsatt riktad het gas och plasma, och att detta kvarstår i flera år efter novautbrottet. Tidigare, sådana jetstrålar hade bara påträffats från mycket olika system som svarta hål eller nyligen kollapsade stjärnor.

En klassisk nova är namnet på en explosiv händelse i vår galax. Det har varit känt i decennier att när en nova bryter ut, dess ljusstyrka kan öka med flera storleksordningar och kan förvandla en oupptäckbar stjärna till ett objekt som kan ses med blotta ögat. Denna enorma ökning av ljusstyrkan inträffar när materia rivs bort från en stjärna till den hårda ytan av en medföljande stjärna, ett kompakt föremål som kallas en vit dvärg. Materialet som samlas på den vita dvärgen blir extremt varmt och tätt, ger rätt förutsättningar för att syntetisera tyngre grundämnen, en process som kallas termonukleär runaway.

The Global Jet Watch, ledd vid University of Oxford av professor Katherine Blundell, som består av teleskop separerade i longitud runt om i världen för att följa underdagens variation i galaxen gjorde denna upptäckt möjlig. Teamet publicerade detta fynd i början av 2021, rapporterade den första upptäckten av jetstrålar i en klassisk nova som hade brutit ut under pandemilåsningen 2020 och som därefter följdes intensivt med time-lapse-spektroskopi med Global Jet Watch i dagarna, veckor och månader som följde.

I en andra tidning publicerad av Royal Astronomical Society, teamet har visat att exakt samma beteende uppvisar fyra av fyra klassiska novaer som Global Jet Watch har övervakat. Denna samling av fyra utbrott inkluderar olika typer av klassiska novaer (inklusive en hybridtyp) vilket tyder på att jetstrålar är ett troligt resultat för det klassiska novafenomenet i allmänhet.

Grafik:Illustration av hur hastigheterna längs vår siktlinje till novan som detonerade i juli 2020 förändrades under dagarna som följde dess utbrott. De ändrade hastigheterna längs vår siktlinje tros bero på att riktningarna längs vilka vätgasstrålarna sprutas förändras med tiden, ett fenomen som kallas precession.

Förutom att nu kunna studera fenomenen med jetplan, deras lansering, deras spridning och deras precession på ett nytt sätt, upptäckten är också ett betydande framsteg när det gäller att förstå inverkan av klassiska novaer själva på vår galax, Vintergatan. Det faktum att de kan sprida het gas långt, långt bort från själva explosionsplatsen har konsekvenser för anrikningen av det interstellära mediet i vår galax med de nya elementen som syntetiserats under explosionens gång. Ytterligare utforskning och undersökning av dessa konsekvenser planeras.

Dominic McLoughlin, doktoranden som hade undersökt novadata från tidsserien, sa; "Nova som bröt ut i juli 2020 gjorde det möjligt för oss att knäcka koden. Att upptäcka jetstrålar i omedelbar efterdyning av klassiska novautbrott innebär att vi nu kan studera dem när de börjar sjösättas och precessera - det är inte förstått hur jetplan faktiskt lanseras i allmänhet, trots att de händer överallt i rymden."

Professor Katherine Blundell, som designade och startade Global Jet Watch, sa:"Det är fantastiskt att jetstrålar dyker upp från dessa märkliga föremål, trots turbulensen från en nova-detonation – och det är också häpnadsväckande att Global Jet Watch har bestått robust under de turbulenta tiderna av lockdown. Detta öppnar upp ett helt nytt sätt att studera jetfenomen som är allestädes närvarande över hela universum."

Global Jet Watch designades för att uppnå två viktiga mål. Ett av dessa mål var att kunna tillhandahålla time-lapse-spektroskopi av utvecklande och dynamiska system i vår galax, en viktig klass av vilka är de så kallade mikrokvasarerna som kan betraktas som nedskalade, påskyndade modeller av kvasarer i det avlägsna universum. Dessa nya resultat visar dess effektivitet i att följa olika typer av optiska transienter såväl som dess motståndskraft vid en tidpunkt då personliga besök till observatorierna inte är möjliga.

Professor Katherine Blundell sa:"Denna upptäckt kom inte till på grund av detaljerade planer och antaganden om hur universum är, men istället som ett roligt, hjälpprojekt som komplement till de viktigaste forskningsprogrammen för Global Jet Watch. Att vara öppen för att utforska universum på nya sätt verkar alltid ge nya insikter om dess rikedom och inre funktioner."

Det andra målet med Global Jet Watch var att engagera unga människor i utvecklingsländer, speciellt tjejer, in i vetenskap och teknik genom dörren till astronomi som är en inkörsport och ett exempel på så många områden inom högnivåvetenskap och ingenjörsvetenskap. I icke-låsningstider, skolorna runt om i världen som är värd för observatorierna är fria att använda teleskopen innan lokal läggdags.

Upplevelsen av att styra teleskopen, att använda kamerorna och utforska och fånga natthimlen har visat sig vara en avgörande upplevelse för många. Redan några av de första eleverna som har använt teleskopet på sin skola har studerat naturvetenskap och/eller ingenjörsvetenskap vid högskolor och universitet i sina länder.

Brian Schmidt, rektor vid Australian National University och Nobelpristagare 2011, sa:"Denna upptäckt kommer att förändra vårt sätt att tänka på klassiska novaer. Global Jet Watch kombinerar på ett unikt sätt excellens inom vetenskap med empowerment för skolelever, runt världen; Astronomi är en inkörsport till vetenskap för så många."

Steven Lee, instrumentforskaren på Global Jet Watch, som designade och byggde dess spektrografer som var avgörande för att göra detektering av fenomenet med hög kvalitet, sa:"Även om vi inte förväntade oss denna upptäckt, att spåra dessa jets är i själva verket precis vad Global Jet Watch designades för att göra. Utformningen av våra instrument drevs helt av de huvudsakliga vetenskapsmålen för Global Jet Watch – och deras kapacitet betyder att de kunde ta denna upptäckt i sitt kliv."