In een klassieke nova hevelt een witte dwerg materiaal van een metgezelster af en bouwt een laag op het oppervlak op totdat de temperatuur en druk zo hoog zijn (een proces dat tienduizenden jaren kan duren) dat zijn waterstof kernfusie begint te ondergaan , wat een op hol geslagen reactie veroorzaakt die het opgehoopte gas tot ontploffing brengt.
De heldere uitbarsting, die tot 100.000 keer de jaarlijkse energie-output van onze zon vrijgeeft, kan maandenlang branden. Al die tijd blijft de witte dwerg intact, met het potentieel om weer nova te worden.
Het is een relatief eenvoudig beeld - wat complexe astrofysica betreft. Maar nieuwe waarnemingen met NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope laten onverwachts zien dat drie klassieke nova - V959 Monocerotis 2012, V1324 Scorpii 2012 en V339 Delphini 2013 - en een zeldzame nova ook gammastraling produceren, de meest energetische vorm van licht.
"Er is een gezegde dat één toevalstreffer is, twee toeval en drie een klas, en we zijn nu op vier novae en tellen met Fermi", zei hoofdauteur Teddy Cheung van het Naval Research Laboratory in een persbericht.
De eerste nova die in gammastraling werd gedetecteerd, was V407 Cygni - een zeldzaam zonnestelsel waarin een witte dwerg in wisselwerking staat met een rode reus - in maart 2010.
Een verklaring voor de emissie van gammastraling is dat de explosie van de nova de forse wind van de rode reus raakt, waardoor een schokgolf ontstaat die alle geladen deeltjes versnelt tot bijna de lichtsnelheid. Deze snelle deeltjes produceren op hun beurt gammastraling.
Maar de gammastraalpiek volgt de optische piek een paar dagen. Dit komt waarschijnlijk omdat het materiaal dat de witte dwerg uitwerpt aanvankelijk blokkeert dat de hoogenergetische fotonen ontsnappen. Dus de gammastralen kunnen pas ontsnappen als het materiaal uitzet en dunner wordt.
Maar de latere drie novae zijn afkomstig van systemen die geen rode reuzen hebben en dus hun wind. Er is niets waar de explosiegolf tegenaan kan botsen.
"We beschouwden V407 Cygni aanvankelijk als een speciaal geval omdat de atmosfeer van de rode reus in wezen de ruimte in lekt, waardoor een gasvormige omgeving ontstaat die in wisselwerking staat met de explosiegolf van de explosie", zei coauteur Steven Shore van de Universiteit van Pisa. "Maar dit kan de recentere Fermi-detecties niet verklaren omdat geen van die systemen rode reuzen heeft."
In een meer typisch systeem is het waarschijnlijk dat de explosie meerdere schokgolven veroorzaakt die zich met iets verschillende snelheden in de ruimte uitbreiden. Snellere schokken kunnen tot langzamere schokken leiden, waardoor de interactie ontstaat die nodig is om gammastraling te produceren. Hoewel het team niet zeker weet of dit het geval is.
Astronomen schatten dat er jaarlijks tussen de 20 en 50 novae in de Melkweg voorkomen. De meesten blijven onopgemerkt, hun zichtbare licht wordt verduisterd door tussenliggend stof en hun gammastralen worden gedempt door de afstand. Hopelijk zullen toekomstige waarnemingen van novae in de buurt licht werpen op het mysterieuze proces dat gammastraling produceert.
De resultaten verschijnen op 1 augustus in Science.
