Terugkerende Novae, Light Echoes en het mysterie van T Pyxidis

Enkele van de meest gewelddadige gebeurtenissen in ons universum waren vanmorgen het onderwerp van discussie tijdens de 222^nd bijeenkomst van de American Astronomical Society in Indianapolis, Indiana, toen onderzoekers recente waarnemingen van lichte echo's onthulden die het gevolg waren van stellaire explosies.

Een lichte echo treedt op wanneer we stof en uitgeworpen materiaal zien verlicht door een schitterende nova. Een soortgelijk fenomeen resulteert in wat een reflectienevel wordt genoemd. Er wordt gezegd dat een ster nova wordt wanneer een witte dwergster materiaal van een metgezel ster overhevelt. Deze opgehoopte waterstof bouwt zich op onder geweldige druk en veroorzaakt een korte uitbarsting van kernfusie.

Een heel bijzonder en zeldzaam geval is een klasse van cataclysmische variabelen die bekend staan ​​als terugkerende novae. Er zijn minder dan een dozijn van dit soort sterren in ons sterrenstelsel bekend, en het meest bekende en bizarre geval is dat van T Pyxidis.

Gelegen in het zuidelijke sterrenbeeld Pyxis, zweeft T Pyxidis over het algemeen rond +15^th magnitude, een zwak doelwit, zelfs in een grote achtertuintelescoop. Het is echter vatbaar voor grote uitbarstingen die de helderheid van het blote oog ongeveer elke 20 jaar benaderen tot een magnitude van +6,4. Dat is een verandering in helderheid die bijna 4000 keer zo groot is.

Maar het mysterie rond deze ster is alleen maar groter geworden. Acht uitbarstingen werden tussen 1890 en 1966 gevolgd door astronomen en daarna ... niets. Tientallen jaren zweeg T Pyxidis. Speculatie verschoof van wanneer T Pyxidis zou poppen waarom deze ster onderging plotseling een lange fase van stilte.

Kunnen modellen voor terugkerende novae worden gereviseerd?

T Pyxidis beantwoordde uiteindelijk de vragen van astronomen in 2011 en onderging zijn eerste uitbarsting in 45 jaar. En deze keer hadden ze de Hubble-ruimtetelescoop bij de hand om getuige te zijn van de gebeurtenis.

Hubble was zelfs net gerenoveerd tijdens het laatste bezoek van de spaceshuttle Atlantis naar de sterrenwacht in 2009 op STS-125 met de installatie van de Wide Field Camera 3, die werd gebruikt om de uitbarsting van T Pyxidis te volgen.

De Hubble-waarneming van de lichtecho leverde ook een aantal verrassingen op voor astronomen.

"We hadden volledig verwacht dat dit een bolvormige schil zou zijn", zei Arlin Crotts van de Columbia University, verwijzend naar de ejecta in de buurt van de ster. "Deze waarneming laat zien dat het een schijf is, en het is gevuld met snel bewegende ejecta van eerdere uitbarstingen."

Deze ontdekking levert inderdaad een aantal opwindende mogelijkheden op, zoals onderzoekers de mogelijkheid bieden om de anatomie van eerdere uitbarstingen van de ster in kaart te brengen terwijl de lichtecho evolueert en het 3D-interieur van de schijf verlicht als een Chinese lantaarn. De schijf helt ongeveer 30 graden ten opzichte van onze gezichtslijn en onderzoekers suggereren dat de begeleidende ster een rol kan spelen bij het vormen van zijn structuur van een bol tot een schijf. De schijf met materiaal rond T Pyxidis is reusachtig, ongeveer 1 lichtjaar in doorsnede. Dit resulteert in een schijnbare ringdiameter van 6 boogseconden (ongeveer 1/8 van de schijnbare grootte van Jupiter in oppositie) gezien vanuit ons aardse gezichtspunt.

Paradoxaal genoeg kunnen lichte echo's lijken te bewegen met superluminale snelheden. Deze illusie is het resultaat van de geometrie van het pad dat het licht aflegt om de waarnemer te bereiken, vergelijkbare afstanden te overbruggend maar op verschillende tijdstippen aan te komen.

En over afstand gesproken, het meten van de licht echo's heeft astronomen nog een verrassing gegeven. T Pyxidis bevindt zich op ongeveer 15.500 lichtjaar afstand, aan het hogere 10% -einde van het vorige geschatte bereik van 6.500-16.000 lichtjaar. Dit betekent dat T Pyxidis een intrinsiek helder object is, en de uitbarstingen zijn zelfs energieker dan gedacht.

Lichte echo's zijn onderzocht rond andere novae, maar dit is de eerste keer dat wetenschappers ze uitgebreid in 3 dimensies in kaart hebben kunnen brengen.

"We hebben allemaal gezien hoe licht van vuurwerkschelpen tijdens de grote finale de rook en het roet van de schelpen eerder in de show zal doen oplichten", zei teamlid Stephen Lawrence van Hofstra University. "Op analoge wijze gebruiken we licht van de laatste uitbarsting van T Pyx en de voortplanting ervan met de snelheid van het licht om zijn vuurwerkshows uit de afgelopen decennia te ontleden."

Onderzoekers vertelden Space Magazine ook over de rol die amateurastronomen hebben gespeeld bij het volgen van deze uitbarstingen. Er bestaat slechts zoveel "scope-tijd", waarvan er zeer weinig exclusief kan worden toegewezen aan de studie van lichte echo's. Amateurs en leden van de American Association of Variable Star Observers (AAVSO) zijn vaak de eersten die de pro's waarschuwen dat er een uitbarsting aan de gang is. Een beroemd voorbeeld hiervan vond plaats in 2010, toen Barbara Harris, een in Florida gevestigde achtertuinwaarnemer, de eerste was die een uitbarsting van terugkerende novae U Scorpii zag.

En hoewel T Pyxidis de komende decennia nu misschien inactief is, zijn er verschillende andere terugkerende novae die de moeite van het onderzoeken waard zijn:

Het is duidelijk dat terugkerende novae ons een verhaal kunnen vertellen over de rol die ze spelen in de kosmos. Proficiat aan Lawrence en team met de ontdekking ... let op toekomstig vuurwerk van deze zeldzame klasse!

Lees hier het originele persbericht van NASA en meer over T Pyxidis.