Teleskopy MAGIC zaobserwowały gwiazdę nową o nazwie RS Ophiuchi, świecącą jasno w promieniach gamma o ekstremalnie wysokich energiach. Badania pokazały, że gwiazdy nowe mogą być ważnym źródłem wszechobecnego we Wszechświecie promieniowania kosmicznego, które składa się głównie z wysokoenergetycznych protonów, poruszających się w przestrzeni niemal z prędkością światła.
Jasno – ciemno. Tak można by w skrócie opisać zachowanie nowej, która nosi nazwę RS Ophiuchi (RS Oph). Mniej więcej co 15 lat w konstelacji Wężownika dochodzi do potężnej eksplozji gwiazdy nowej. Gwiazdy nowe występują w układach podwójnych gwiazd złożonych z białego karła, czyli małej, wypalonej i niezmiernie gęstej gwiazdy – łyżeczka materii białego ma mniej więcej taką samą wagę jak samochód średniej wielkości – i czerwonego olbrzyma, czyli zaawansowanej ewolucyjnie, rozdętej gwiazdy, która traci swoją masę poprzez wiatr gwiazdowy.
Animacja pokazująca układ podwójny gwiazd RS Ophiuchi i eksplozję gwiazdy nowej. Źródło: superbossa.com/MPP.
Bogata w wodór materia z zewnętrznych warstw atmosfery czerwonego olbrzyma opada na pobliskiego białego karła. Przepływ materii trwa, dopóki biały karzeł nie ulegnie przegrzaniu. Gdy temperatura i ciśnienie w warstwach nowej materii opadłej na białego karła stają się zbyt duże, materia ta jest wyrzucana w przestrzeń w potężnej termojądrowej eksplozji. Co ważne, sam biały karzeł, podobnie jak czerwony olbrzym, pozostają nienaruszone, dzięki czemu proces akrecji materii może zacząć się od nowa.
Eksplozje gwiazd nowych wiążą się z wydzieleniem bardzo wysokich energii. Dwa teleskopy MAGIC, które obserwowały wybuch RS Oph, zarejestrowały promienie gamma o energii 250 gigaelektronowoltów (GeV), które są sto miliardów razy bardziej energetyczne niż światło widzialne. Eksplozja RS Oph była jedną z najbardziej energetycznych spośród tych, jakie kiedykolwiek zmierzono w przypadku gwiazdy nowej.
Animacja ukazuje czerwonego olbrzyma tracącego masę. Masa ta akreuje na pobliskiego białego karła, układając się w kolejne warstwy na jego powierzchni. Ostatecznie dochodzi do wybuchu materii nagromadzonej na białym karle. Rozpędzone do bliskich prędkości światła protony zderzają się ze sobą i emitują promieniowanie gamma. Gdy fala uderzeniowa minie czerwonego olbrzyma, cały proces zaczyna się od początku. Źródło: superbossa.com/MPP
Teleskopom MAGIC udało się wykonać opisane tu obserwacje dzięki alertom wysłanym przez instrumenty obserwujące niebo na różnych długościach fal. Spektakularna eksplozja RS Ophiuchi pokazuje, że szybka reakcja teleskopów MAGIC naprawdę się opłaca: przejście do nowego celu zajmuje im nie więcej niż 30 sekund!
Aby w pełni zrozumieć fizykę eksplozji gwiazd nowych, konieczne będą dalsze obserwacje tych obiektów. Teleskopy MAGIC, wypatrujące „niespokojnych” obiektów w naszej Galaktyce i poza nią, będą w tym bardzo pomocne.
Więcej informacji: publikacja Acciari V. A. i in. „Proton acceleration in thermonuclear nova explosions revealed by gamma rays”, 14 April 2022, „Nature Astronomy”
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Materia z czerwonego olbrzyma przepływa na białego karła w układzie podwójnycm RS Ophiuchi (wizja artystyczna). Źródło: superbossa.com/MPP.
