Nova (astronomi): Definition og årsag til hvide dværgs udbrud
Nova: Hvad forårsager hvide dværgs udbrud? Læs om mekanismer i binære systemer, lysstyrke, udstødning og opdagelsen af gammastråler.
En nova (novae eller novaer i flertal) er en pludselig, kraftig lysning af en hvid dværgstjerne udløst af en termonuklear begivenhed i dens overflade. Det er ikke en fuldstændig destruktiv eksplosion som en supernova, men snarere en overfladisk, gentagen udladning, som kortvarigt øger stjernens lysstyrke mange tusinde gange.
Årsag og mekanisme
Novaer opstår typisk i et binært system, hvor en hvid dværg er tæt på en ledsagerstjerne. Hvis afstand og masseoverførsel er passende, akkumuleres brint fra ledsagerens overflade på den hvide dværg. Under tryk og opvarmning i det degenerate materiale går brinten i kerneeksplosion via en termonuklear løbsk reaktion (en thermonuclear runaway), som bl.a. skyldes, at trykket ikke øger temperaturen på samme måde som i normale stjerner. Denne proces fører til en voldsom frigivelse af energi, som skubber stof udad og øger den observerede lysstyrke.
Den samlede mængde materiale, der kastes ud ved et novaudbrud, er relativt lille—typisk omkring 1/10.000 af en solmasse. Kun en lille del af den tilførte masse omdannes til energi ved fusion under selve udbruddet; en betydelig del bliver i praksis udstødt. Hastighederne i ejet materiale kan nå flere tusinde kilometer i sekundet, og stjernens lysstyrke kan stige fra nogle få gange solens til op imod 50.000–100.000 gange solens lysstyrke i de mest lysstærke tilfælde.
Observationer med bl.a. NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope afslørede i 2010, at nogle novae også kan udsende højenergiske gammastråler (>100 MeV). Disse gammastråler antages at stamme fra chokdannelser mellem hurtige og langsommere udstødte skaller eller mellem udstødningen og det omkringliggende materiale.
Typer og gentagelse
Man skelner ofte mellem klassiske novae (som kan have meget lange gentagelsesperioder, måske tusinder af år) og recurrente novae, som går i udbrud med intervaller på årtier. Et velkendt eksempel på en recurrent nova er RS Ophiuchi, som har været i udbrud flere gange (bl.a. i 1898, 1933, 1958, 1967, 1985, 2006 og 2021).
Der er også spektroskopiske forskelle: nogle novae viser stærke jernlinjer (Fe II-typer), andre har kraftige helium- og nitrogenlinjer (He/N-typer). Nogle novae danner støv i de kølende udstødningsskaller, hvilket kan give karakteristiske fald og ændringer i lyskurven kort tid efter maksimum.
Betydning for udvikling af hvide dværge
En hvid dværg kan potentielt gennemgå flere novaudbrud, så længe den fortsætter med at akkumulere materiale fra sin ledsager. Hvis den hvide dværgs masse vokser til nær Chandrasekhar-grænsen (~1,4 solmasser), er der mulighed for, at den i sidste ende kan eksplodere som en supernova af type Ia. Det er dog et aktivt forskningsområde, om hvide dværge i nova-systemer faktisk vinder netto masse over tid; nogle modeller antyder, at udbruddet fjerner mere masse, end der akkumuleres, så spørgsmålet om hvilken rolle novae spiller for type Ia-supernovaer er ikke endeligt afklaret.
Observation og forekomst
Af og til er en nova lysstærk nok og tæt nok på til at blive set med det blotte øje. Et kendt eksempel er Nova Cygni 1975, som dukkede op den 29. august 1975 i stjernebilledet Cygnus ca. fem grader nord for Deneb og nåede en størrelsesklasse på omkring 2,0. Andre moderne eksempler er V1280 Scorpii (maksimum omkring magnitude 3,7 i februar 2007), Nova Delphini 2013 og Nova Centauri 2013, som nåede cirka magnitude 3,3 og dermed var det klareste novaudbrud i dette årtusinde indtil videre.
Astronomer anslår, at Mælkevejen oplever omkring 30–60 novae om året (ofte angivet som ca. 40), men kun en lille del opdages hver måned i praksis—normalt omkring 10 per år—pga. støv, galaktisk skive og himmeloverlap. I Andromeda-galaksen opdages typisk omkring 25 novae om året, når man tæller dem, der er lysere end cirka magnitude 20; i andre nærliggende galakser ses et mindre antal.
Hvad kan amatørastronomer bidrage med?
- Novaer er ofte opdaget af amatørastronomer gennem regelmæssige gennemgange af himlen eller ved hjælp af automatiske surveys. Tidlige rapporter af nye lysændringer er vigtige for koordinerede opfølgende observationer.
- Fotometri (måling af lyskurver) og spektroskopi fra både amatører og professionelt kan hjælpe med at klassificere novae, følge udviklingen i udstødningen og studere støvdannelse og chokinteraktioner.
Opsummering: En nova er et termonukleart udbrud på overfladen af en hvid dværg i et binært system, forårsaget af akkret brint der antændes i en løbsk fusion. Udbruddene er kraftige, men typisk ikke dødelige for den hvide dværg, som kan gentage processen mange gange, mens de samtidig er værdifulde laboratoriesituationer for at studere nukleare processer, stofudstødning, og chokfysik i stjernemiljøer.
Kunstnerisk fremstilling af en hvid dværg, der trækker brint fra en større ledsager
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er en nova?
A: En nova er en enorm kerneeksplosion på en hvid dværgstjerne, som får stjernen til pludselig at lyse op.
Q: Hvor meget materiale bliver udslynget i en nova?
A: Mængden af materiale, der kastes ud i en Nova, er normalt kun omkring 1/10.000 af en solmasse, hvilket er ganske lille i forhold til den hvide dværgs masse.
Spørgsmål: Hvor hurtigt bevæger udkastet fra en Nova sig?
Svar: Ejektaen fra en Nova kan bevæge sig så hurtigt som flere tusinde kilometer i sekundet, eller endnu hurtigere for nogle Novae.
Spørgsmål: Hvor lysstærke kan Novae blive?
Svar: Novae kan blive op til 50.000-100.000 gange lysere end solen.
Spørgsmål: Hvad var det kraftigste nylige eksempel på en Nova?
A: Det klareste nylige eksempel på en Nova var Nova Cygni 1975, som opstod den 29. august 1975 og nåede en styrke på 2,0 (næsten lige så klar som Deneb).
Spørgsmål: Hvor mange Novae skønnes at forekomme i Mælkevejen hvert år?
Svar: Astronomer anslår, at der forekommer omkring 30-60 Novae i Mælkevejen hvert år, med en gennemsnitlig hastighed på 40.
Spørgsmål: Hvor mange Novae opdages hvert år i andre galakser, f.eks. i Andromeda-galaksen?
Svar: Hvert år opdages ca. 25 Novae, der er lysere end størrelsesorden 20, i Andromeda-galaksen, og et mindre antal ses i andre nærliggende galakser.
Søge