Zespół astronomów zaobserwował nowy typ eksplozji gwiezdnej – mikronową. Wybuchy te zachodzą na powierzchniach niektórych gwiazd i są tak silne, że mogą spalić materiał gwiazdowy o masie 3,5 miliarda Wielkich Piramid w Gizie w ciągu zaledwie kilku godzin.
Z pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) naukowcy po raz pierwszy zidentyfikowali coś, co nazywamy mikronowymi. Zjawisko to podważa nasze dotychczasowe rozumienie mechanizmów powstawania wybuchów termojądrowych w gwiazdach. Wydawało się, że dobrze je znamy, ale najnowsze odkrycie sugeruje zupełnie nowy proces ich powstawania.
Mikronowe są potężnymi zjawiskami, ale w skali astronomicznej te eksplozje są raczej niewielkie. Wydziela się w nich znacznie mniej energii niż w wybuchach gwiazd znanych jako nowe, o których astronomowie wiedzą już od stuleci. Oba typy wybuchów występują na białych karłach, obumarłych gwiazdach o masach zbliżonych do masy Słońca, ale przy tym o rozmiarach Ziemi. Jeszcze do niedawna o mikronowych w ogóle nie było wiadomo. Więcej o nowych i innych gwiezdnych wybuchach możemy dowiedzieć się z odcinka Astronarium pt. „Gwiazdy nowe”.
Biały karzeł należący do układu dwóch gwiazd może podbierać materiał (głównie wodór) ze swojej gwiazdy-towarzyszki. Ma to miejsce, gdy obie gwiazdy znajdują się wystarczająco blisko siebie. Gdy gaz ten opada na bardzo gorącą powierzchnię białego karła, wywołuje eksplozyjne zjawisko syntezy atomów wodoru w atomu helu. W gwiazdach nowych te termojądrowe wybuchy zachodzą na całej powierzchni gwiazdy. To sprawia, że cała powierzchnia białego karła płonie i świeci jasno przez kilka tygodni – wyjaśnia współautorka publikacji, Nathalie Degenaar z Uniwersytetu w Amsterdamie w Holandii.
Mikronowe to dość podobne eksplozje, ale o mniejszej skali i znacznie szybsze, trwające zaledwie kilka godzin. Występują na niektórych białych karłach o silnych polach magnetycznych, które kierują opadającą materię w stronę ich biegunów magnetycznych.
Po raz pierwszy zaobserwowaliśmy, że fuzja wodorowa może zachodzić również w sposób lokalny. Paliwo wodorowe może znajdować się u podstawy biegunów magnetycznych niektórych białych karłów, więc synteza zachodzi tam jedynie na biegunach – dodaje Paul Groot, astronom z Uniwersytetu Radboud w Holandii, współautor pracy. Prowadzi to do wybuchów mikrojądrowych o energii równej około jednej milionowej energii wybuchu gwiazdy nowej, stąd też nazwa mikronowa – wyjaśnia Groot. Choć słowo „mikro” może sugerować, że są to małe zdarzenia, nie należy dać się zwieść: jeden taki mikrowybuch mógłby spalić około 20 trylionów kilogramów materiału, czyli około 3,5 miliarda Wielkich Piramid w Gizie [1].
Nowe obiekty stanowią wyzwanie dla astronomów. Mogą też być bardziej liczne, niż wcześniej sądzono. To pokazuje, jak dynamiczny jest Wszechświat. Takie zdarzenia mogą być dość powszechne, ale przez to, że są tak szybkie, trudno je uchwycić w akcji – wyjaśnia główny autor badań, Simone Scaringi.
Na te tajemnicze mikrowybuchy zespół natknął się po raz pierwszy podczas analizy danych z satelity NASA TESS. Podczas przeglądu zebranych danych odkryto wówczas coś niezwykłego: jasny błysk światła trwający kilka godzin. Później zespół znalazł jeszcze kilka podobnych błysków. Dwie zaobserwowane mikronowe pochodziły od znanych już wcześniej białych karłów, ale trzeci obiekt wymagał dalszych obserwacji przy użyciu instrumentu X-shooter na teleskopie VLT. Były one konieczne, aby potwierdzić jego poprawną identyfikację. Ostatecznie okazało się, że wszystkie wykryte, krótkie błyski światła zostały wyprodukowane przez białe karły.
Odkrycie mikronowych wzbogaca repertuar znanych nam wybuchów gwiazdowych. Zespół chce teraz uchwycić jeszcze więcej tych ulotnych zdarzeń, co wymaga obserwacji prowadzonych na dużą skalę i szybkich pomiarów uzupełniających. Błyskawiczna reakcja teleskopów takich jak VLT czy Teleskop Nowej Technologii (NTT) pozwolą na bardziej szczegółowe badania.
Dodajmy, że wśród autorów omawianej publikacji znaleźli się także polscy astronomowie, w tym profesor Jean Pierre Lasota-Hirszowicz (Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika Polskiej Akademii Nauk i Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS et Sorbonne Universités) oraz dr Krystian Iłkiewicz (Centre for Extragalactic Astronomy na Uniwersytesie w Durham).
Na ilustracji: Zbliżenie na mikronową. Układ dwóch gwiazd, z białym karłem (na pierwszym planie) i gwiazdą towarzyszącą (w tle). Biały karzeł podbiera materiał swojej towarzyszce, następnie jest on kierowany w stronę jego biegunów magnetycznych. Ten materiał, opadając na gorącą powierzchnię białego karła, wywołuje mikrowybuch zlokalizowany na jednym z biegunów gwiazdy. Źródło: ESO
[1] Trylion oznacza tu milion bilionów (1018), bilion oznacza milion milionów (1012), a miliard to tysiąc milionów (109). Angielska terminologia różni się w tych określeniach od polskiej (polski „miliard”, to w języku angielskim „billion”, a polski „bilionv to w angielskim „trillion”). W tłumaczeniu stosujemy skalę polską. Masa Wielkiej Piramidy w Gizie w Egipcie (znanej także jako Piramida Cheopsa lub Chufu) to około 5 900 000 000 kg.
Czytaj więcej:
- Oryginalna publikacja: Simone Scaringi et. al., Localised thermonuclear bursts from accreting magnetic white dwarfs, Nature, luty 2022
- Cały komunikat ESO
- Zdjęcia teleskopu VLT
- Więcej nowości z ESO
Źródło: ESO
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na ilustracji: Wizualizacja mikronowej – układu dwóch gwiazd. Niebieski dysk wirujący wokół jasnego białego karła widocznego pośrodku składa się z materiału (głównie wodoru) skradzionego z towarzyszącej mu gwiazdy. Znajdujący się w centrum dysku karzeł wykorzystuje swoje silne pola magnetyczne do kierowania opadającego wodoru w stronę swoich biegunów. Gdy materiał opada na jego gorącą powierzchnię, wywołuje wybuch mikronowej, który jest zatrzymywany przez silne pole magnetyczne na jednym z biegunów białego karła. Źródło: ESO/M. Kornmesser, L. Calçada.
