Wielki sukces polskich astronomów. Potwierdzili teorię "hibernacji" gwiazd nowych

Gwiazdy nowe to układy podwójne. Składają się z dwóch gwiazd krążących po bardzo ciasnych orbitach - tak ciasnych, że układ zmieściłby się wewnątrz Słońca. Jednym elementem układu jest biały karzeł, czyli "wypalona" gwiazda, we wnętrzu której nie zachodzą już reakcje termojądrowe. Druga gwiazda jest rozciągnięta przez siły grawitacyjne i traci materię, która przepływa w kierunku białego karła, gromadząc się na jego powierzchni. Polscy astronomowie z Uniwersytetu Warszawskiego od 13 lat przyglądają się gwieździe V1213 Centauri, która wybuchła 8 maja 2009 roku. Po wybuchu stała się gwiazdą, która traciła materię na rzecz białego karła.

W momencie, gdy masa zgromadzonego na białym karle gazu jest dostatecznie duża, rozpoczyna się łańcuch reakcji termojądrowych. Obserwujemy wówczas gwałtowny kataklizm, ogromne pojaśnienie całego układu czyli wybuch gwiazdy nowej.

- Wybuchy gwiazd nowych należą do największych eksplozji gwiazdowych obserwowanych we Wszechświecie. W ciągu kilku godzin nowe jaśnieją ponad kilkanaście tysięcy razy, stając się jednymi z najjaśniejszych obiektów w Galaktyce - wyjaśnia Przemysław Mróz, pierwszy autor publikacji w czasopiśmie "Nature", doktorant z Obserwatorium Astronomicznego UW.

Polscy astronomowie skupili swoje badania na tym, co dzieje się po tym wielkim kosmicznym wybuchu. Okazuje się, że po pewnym czasie od eksplozji materia zaczyna ponownie gromadzić się na powierzchni białego karła. Astronomowie przewidują, że w danym układzie wybuchy nowych powinny się powtarzać po czasie od kilkunastu tysięcy do kilku milionów lat. Ta skala czasowa jest znacznie dłuższa niż dostępne historyczne obserwacje. Nie wiadomo więc, co dzieje się z systemem gwiazdy nowej pomiędzy kolejnymi wybuchami, jednak Polacy stworzyli kilka hipotez, tłumaczących "hibernację" gwiazd. Według niej kilkadziesiąt lub kilkaset lat po wybuchu nowej układ powinien znaleźć się w stanie o niskiej aktywności (zwanym "hibernacją"), gdy przepływ masy praktycznie ustaje. Według tej hipotezy wybuch termojądrowy na powierzchni białego karła, a w konsekwencji - bardzo silne oświetlenie towarzysza, wpływa na jego strukturę. Sąsiad białego karła puchnie i traci materię w znacznie szybszym tempie. Przepływ gazu ustaje dopiero po kilkuset latach, kiedy oświetlenie znacząco zmaleje. Na korzyść tej teorii przemawiają odkrycie bardzo słabych otoczek wokół dwóch układów o małej aktywności - pozostałości po wybuchach nowych sprzed kilku tysięcy lat.

- Nasze obserwacje są zgodne z przewidywaniami teorii hibernacji. Po raz pierwszy mogliśmy tak dokładnie prześledzić ewolucję nowej przed wybuchem i po nim - mówi Przemysław Mróz.

Jasność V1213 Centauri przed wybuchem nie była stała. Obserwowano charakterystyczne pojaśnienia układu trwające po kilka dni - zachowanie typowe dla tzw. gwiazd nowych karłowatych. Świadczyło ono o niewielkim i niestabilnym przepływie materii w układzie, a każde pojaśnienie było wywołane zrzuceniem na powierzchnię białego karła drobnej porcji gazu o masie zbliżonej do masy średniej wielkości planetoidy. Z każdym takim pojaśnieniem masa wodorowej otoczki rosła, aż w końcu osiągnęła wartość krytyczną, co wywołało wybuch V1213 Centauri jako gwiazdy nowej. Obecnie, siedem lat po wybuchu nowej, gwiazda jest około pięćdziesiąt razy jaśniejsza. Potwierdza to, że tempo utraty materii przez gwiazdę sąsiadkę znacznie wzrosło. Najprawdopodobniej wzrost ten wynika z bardzo silnego oświetlenia powierzchni gwiazdy w trakcie wybuchu nowej. Obserwacje opublikowane przez zespół naukowców dostarczają więc przełomowych danych empirycznych testujących kluczowe przewidywania teorii hibernacji.

- Nasze odkrycie to kolejny dowód na to, że wieloletnie obserwacje projektu OGLE umożliwiają badanie unikalnych zjawisk - mówi profesor Andrzej Udalski, dyrektor Obserwatorium Astronomicznego UW i kierownik zespołu OGLE. - Kilka lat temu zaobserwowaliśmy proces łączenia się dwóch gwiazd, który doprowadził do innego typu wielkiego wybuchu - tzw. gwiazdy czerwonej nowej. Przegląd nieba OGLE działa od prawie dwudziestu pięciu lat i jest jednym z największych współczesnych przeglądów nieba na świecie - dodaje prof. Udalski.

Jaki będzie dalszy los nowej V1213 Centauri? Przez najbliższe kilkadziesiąt lat jej jasność będzie dalej słabła wraz ze zmniejszającym się ciągle transferem masy z gwiazdy sąsiadki na białego karła. Gdy spadnie on do niewielkich wartości, układ przekształci się ponownie w nową karłowatą lub ulegnie pełnej hibernacji na długie tysiące lat, aż do kolejnego przebudzenia i wybuchu jako gwiazda nowa.

V1213 Centauri Znajduje się w gwiazdozbiorze Centaura w odległości 23 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Dane do analizy zostały zebrane przy użyciu 1,3-m Teleskopu Warszawskiego w stacji UW znajdującej się w Obserwatorium Las Campanas w Chile.

Spektakularnie w kosmosie wyglądają wybuchy gwiazdy supernowych:

Autor: AD/jap / Źródło: Uniwersytet Warszawski