Den här illustrationen visar ett mellanliggande polärt system, en typ av tvåstjärnigt system som forskargruppen tror att V1674 Hercules tillhör. Ett flöde av gas från den stora medföljande stjärnan träffar en ansamlingsskiva innan den strömmar längs magnetfältslinjerna på den vita dvärgen. Kredit:Mark Garlick
Astronomer surrar efter att ha observerat den snabbaste nova som någonsin registrerats. Den ovanliga händelsen uppmärksammade forskarna på en ännu mer ovanlig stjärna. När de studerar det kan de hitta svar på inte bara novans många förbryllande egenskaper, utan på större frågor om kemin i vårt solsystem, stjärnors död och universums utveckling.
Forskargruppen, ledd av Arizona State University Regents professor Sumner Starrfield, professor Charles Woodward från University of Minnesota och forskare Mark Wagner från Ohio State University, var medförfattare till en rapport som publicerades idag i Research Notes of the American Astronomical Samhälle .
En nova är en plötslig explosion av starkt ljus från ett tvåstjärnigt system. Varje nova skapas av en vit dvärg – den mycket täta kvarvarande kärnan av en stjärna – och en närliggande följeslagningsstjärna. Med tiden drar den vita dvärgen materia från sin följeslagare, som faller på den vita dvärgen. Den vita dvärgen värmer detta material, vilket orsakar en okontrollerad reaktion som frigör en explosion av energi. Explosionen skjuter bort materien i höga hastigheter, som vi observerar som synligt ljus.
Den ljusa novaen bleknar vanligtvis över ett par veckor eller längre. Den 12 juni 2021 sprack nova V1674 Hercules så starkt att den var synlig för blotta ögat – men på drygt en dag var den återigen svag. Det var som att någon slog på och av en ficklampa.
Nova-händelser på denna hastighet är sällsynta, vilket gör denna nova till ett värdefullt studieämne.
"Det var bara ungefär en dag, och den tidigare snabbaste novaen var en vi studerade redan 1991, V838 Herculis, som minskade på ungefär två eller tre dagar", säger Starrfield, en astrofysiker vid ASU:s School of Earth and Space Exploration.
När astronomivärlden tittade på V1674 Hercules fann andra forskare att dess hastighet inte var dess enda ovanliga egenskap. Ljuset och energin den sänder ut pulserar också som ljudet av en klocka som ekar.
Var 501:e sekund finns det en vinkling som observatörer kan se i både synliga ljusvågor och röntgenstrålar. Ett år efter dess explosion visar nova fortfarande denna vingling, och det verkar som om det har pågått ännu längre. Starrfield och hans kollegor har fortsatt att studera denna egenhet.
"Det mest ovanliga är att denna svängning sågs före utbrottet, men det var också uppenbart när novan var cirka 10 magnituder ljusare", säger Wagner, som också är vetenskapschef vid Large Binocular Telescope Observatory som används för att observera novaen. "Ett mysterium som folk försöker brottas med är vad som driver denna periodicitet att du skulle se den över det ljusstyrkan i systemet."
Teamet märkte också något konstigt när de övervakade materien som kastades ut av novaexplosionen - någon slags vind, som kan vara beroende av positionerna för den vita dvärgen och dess följestjärna, formar flödet av material till rymden som omger systemet.
Även om den snabbaste novaen är (bokstavligen) flashig, är anledningen till att det är värt att studera vidare att novaer kan berätta viktig information om vårt solsystem och till och med universum som helhet.
En vit dvärg samlar och förändrar materia och kryddar sedan det omgivande utrymmet med nytt material under en novaexplosion. Det är en viktig del av materiens kretslopp i rymden. Materialet som skjuts ut av novaer kommer så småningom att bilda nya stjärnsystem. Sådana händelser hjälpte också till att bilda vårt solsystem, vilket säkerställde att jorden är mer än en kolklump.
"Vi försöker alltid ta reda på hur solsystemet bildades, varifrån de kemiska elementen i solsystemet kom," säger Starrfield. "En av de saker som vi kommer att lära oss av denna nova är till exempel hur mycket litium som producerades av den här explosionen. Vi är ganska säkra nu på att en betydande del av litiumet som vi har på jorden producerades av den här typen av explosioner."
Ibland förlorar inte en vit dvärgstjärna allt sitt uppsamlade material under en novaexplosion, så med varje cykel får den massa. Detta skulle så småningom göra det instabilt, och den vita dvärgen skulle kunna generera en supernova av typ 1a, som är en av de ljusaste händelserna i universum. Varje supernova av typ 1a når samma ljusstyrka, så de är kända som standardljus.
"Standardljus är så ljusa att vi kan se dem på stora avstånd över universum. Genom att titta på hur ljusets ljusstyrka förändras kan vi ställa frågor om hur universum accelererar eller om universums övergripande tredimensionella struktur, " säger Woodward. "Detta är en av de intressanta anledningarna till att vi studerar några av dessa system."
Dessutom kan novaer berätta mer om hur stjärnor i binära system utvecklas till sin död, en process som inte är väl förstådd. De fungerar också som levande laboratorier där forskare kan se kärnfysik i aktion och testa teoretiska koncept.
Novan överraskade astronomivärlden. Det fanns inte på forskarnas radar förrän en amatörastronom från Japan, Seidji Ueda, upptäckte och rapporterade det.
Medborgarforskare spelar en allt viktigare roll inom astronomi, liksom modern teknik. Även om det nu är för svagt för andra typer av teleskop att se, kan teamet fortfarande övervaka novan tack vare det stora kikarteleskopets breda öppning och dess observatoriums övriga utrustning, inklusive dess par dubbla spektrografer med flera objekt och exceptionella PEPSI högupplöst spektrograf.
De planerar att undersöka orsaken till utbrottet och de processer som ledde till det, orsaken till dess rekordstora nedgång, krafterna bakom den observerade vinden och orsaken till dess pulserande ljusstyrka. + Utforska vidare
