Rozważ dramatyczny system binarny RS Ophiuchi. Co około 20 lat nagromadzony materiał wybucha jako nowa eksplozja, chwilowo rozjaśniając gwiazdę. Ale to tylko prekursor nieuniknionego kataklizmu - kiedy biały karzeł zapada się pod tą skradzioną masą, a następnie wybucha jako supernowa. Dr Jennifer Sokoloski studiuje RS Ophiuchi, odkąd wybuchła na początku tego roku; opowiada o tym, czego się nauczyli i co będzie dalej.
Posłuchaj wywiadu: Inevitable Supernova (5.5 MB)
Lub subskrybuj podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Co widziałeś w RS Ophiuchi?
Dr Jennifer Sokoloski: Cóż, patrzyliśmy na ten układ binarny, który miał eksplozję nowej. Patrząc na promieniowanie rentgenowskie, mamy coś, co było związane z faktem, że ten plik binarny jest w rzeczywistości niezwykle niezwykłym systemem dla nowej. W większości nowych masz układ podwójny, a więc dwie gwiazdy, które są grawitacyjnie związane i krążą wokół siebie, a jedną z nich jest biały karzeł. Materiał na powierzchni białego karła piętrzy się i układa w stos, aż stanie się tak gęsty i pod tak wysokim ciśnieniem i w takich warunkach ciepła, że zostanie poddany wybuchowi termojądrowemu. Na normalnym pliku binarnym wytwarzającym nową, wyrzuca materiał do stosunkowo wolnej przestrzeni. W tym przypadku wyrzucił ten materiał do bardzo gęstej mgławicy. Ponieważ było w nietypowym środowisku. Kiedy materiał, który został wyrzucony z eksplozji, rozbił się przez tę mgławicę, ogrzał się wstrząs i wytworzył bardzo silne emisje rentgenowskie. Właśnie na to patrzyliśmy. Pozwoliło nam to określić niektóre właściwości tego wyrzuconego materiału.
Fraser: Zobaczmy, czy dobrze rozumiem, masz gwiazdę białego karła i okrąża ona inną czerwoną gwiazdę olbrzyma. I resztki pozostały z rzeczy, które te gwiazdy dawały w przeszłości.
Dr Sokoloski: Tak, dokładnie, czerwony olbrzym ma zwykle silny wiatr, niezwiązany z nowymi. Wytwarza wiatr, więc zanim pojawiła się nowa, możesz myśleć o tym układzie podwójnym jako o pochłonie tej gęstej mgławicy, gęstym wietrze czerwonego olbrzyma. Kiedy więc wybuchła nowa, te rzeczy mają cały ten materiał do rozbicia, a to sprawiło, że się rozjaśniło i pozwoliło nam zobaczyć coś, czego normalnie nie widzisz w nowej.
Fraser: Jak często to się zdarza? Przeciąga ten materiał, układa go w stos, a następnie wybucha. Jak często to się zdarzało?
Dr Sokoloski: To dobre pytanie, ponieważ ponownie podkreśla, dlaczego RS Oph różni się od większości nowych. W przypadku większości nowych nagromadzenie materiału wystarcza na około 10 000 lat. W RS Oph zajmuje to tylko 20 lat. To jeden z najkrótszych czasów między eksplozjami nowej generacji na tej samej gwieździe. Powodem tego jest to, że biały karzeł jest bardzo masywny. Kiedy masz białego karła, który jest bardzo masywny, pole grawitacyjne na powierzchni jest bardzo, bardzo silne. Tak więc, gdy materiał się piętrzy, wiatr czerwonego olbrzyma uderza w białego karła i zaczyna palować. Jest w tak silnym polu grawitacyjnym, że pole to powoduje pewne kruszenie. Więc miażdży go i pozwala mu zapalić się przy użyciu znacznie mniejszej ilości materiału niż w bardziej standardowy sposób z białym karłem.
Fraser: Powiedzmy teraz, że byliśmy w środowisku tego systemu, jak by to wyglądało?
Dr Sokoloski: Masz bardzo dużego czerwonego olbrzyma i dużo wiatru wieje z tego czerwonego olbrzyma. A wiatr faktycznie świeci. To w rzeczywistości samo promieniowanie. Biały karzeł, który jest w pobliżu, jest malutki. Jest wielkości Ziemi, a czerwony gigant jest znacznie większy - powiedzmy, 40 razy większy od Słońca. Biały karzeł prawdopodobnie ma wokół siebie dysk, ponieważ układ ma moment pędu, gdy te dwa obiekty krążą wokół siebie. Materiał tworzy krążek wokół białego karła, a więc masz czerwonego giganta, małego białego karła z dyskiem akrecyjnym. Zanim pojawi się nowa, w takiej konfiguracji jest trochę radośnie. Potem, gdy pojawi się nowa, sytuacja zmienia się dramatycznie. Eksplozja wyrzuca cały ten materiał z powierzchni białego karła i niszczy dysk. Dysk zostanie wyczyszczony. Wytwarza falę uderzeniową, która bardzo szybko porusza się na zewnątrz. W ciągu dnia lub dwóch fala uderzeniowa jest większa niż układ podwójny, a następnie przesuwa się na zewnątrz i na zewnątrz. Zauważyliśmy to, zasadniczo w ciągu pierwszych trzech tygodni. I tak do tego czasu, do 2 dnia przez pierwsze 3 tygodnie, patrzymy na emisję związaną z falą uderzeniową, która porusza się na zewnątrz, jest teraz znacznie większa niż rozmiar pliku binarnego.
Fraser: I mówisz, że ten ruch przez ten materiał mówi ci trochę o tym, co się dzieje. Jakie informacje udało ci się z tego uzyskać?
Dr Sokoloski: Są dwie główne rzeczy. Jeśli spojrzysz na prędkość fali uderzeniowej, to powie ci coś o ilości materiału, który naprawdę powoduje wstrząs. W szczególności, gdy materiał zaczyna zwalniać. Na przykład, jeśli miałbyś materiał na białego karła - masywny stos paliwa - i który zapala się i zostaje wyrzucony, jeśli jest bardzo masywny, poruszałby się ze stałą prędkością przez dość długi czas, w pewien sposób nieprzepuszczalny dla mgławica. Poruszałby się na zewnątrz, aż mgławica zacznie wywierać wpływ na jej spowolnienie. Widzieliśmy coś, co było odwrotnie. Fala uderzeniowa niemal natychmiast zaczęła zwalniać. To mówi nam, że ilość materiału pchającego falę uderzeniową jest niewielka w porównaniu z ilością materiału znajdującego się w mgławicy. Patrząc na dynamikę tego wstrząsu, możemy dowiedzieć się o ilości materiału, który znajduje się na powierzchni białego karła, a to z kolei mówi nam, że biały karzeł jest bardzo masywny, ponieważ, jak powiedziałem wcześniej, aby uzyskać wybuch nowej o bardzo małej masie, mówi nam to, że biały karzeł sam musi być bardzo ciężki.
Fraser: A czy ciężki biały karzeł coś znaczy?
Dr Sokoloski: To jedna z najciekawszych implikacji. Białe karły mogą stać się tak masywne. Jeśli zbliży się do specjalnej liczby, która jest około 1,4 razy większa od masy Słońca, wybuchnie w supernowej. Po prostu nie może wytrzymać większej masy. Odkryliśmy, że ten biały karzeł jest w rzeczywistości na granicy. Patrząc na tę mniejszą eksplozję, tę nową, widzimy, że ten biały karzeł jest bardzo bliski wybuchu w znacznie większym wydarzeniu, supernowej. W rzeczywistości tego rodzaju supernowa jest szczególnie interesująca dla wielu ludzi, ponieważ tego właśnie ludzie używają do badania ekspansji Wszechświata.
Fraser: Racja, to jest supernowa typu 1A. Jakie będą tego konsekwencje dla środowiska tego biednego duetu.
Dr Sokoloski: Cóż, jeśli tak się stanie, wszystkie zakłady są wyłączone. Nie wiem, co by się stało z czerwonym olbrzymem. Ale z naszej perspektywy, z perspektywy Ziemi, gdybyś nie był w niebezpiecznej odległości w pobliżu układu podwójnego. Odtąd byłoby to bardzo dramatyczne. Spojrzałbyś w niebo i byłaby to jedna z najjaśniejszych rzeczy na niebie. Nie byłby tak jasny jak Księżyc, ale byłby jaśniejszy niż jakakolwiek planeta. Dlatego ludzie używają ich do kosmologii, ponieważ te eksplozje są tak jasne, że możesz je zobaczyć bardzo daleko we Wszechświecie. Jednym z powodów, dla których interesujące jest to, że widzimy ją przed przemianą gwiazdy w supernową, jest to, że ludzie zwykle patrzą na takie systemy po przejściu supernowej. Tak więc teraz mamy okazję spróbować go przestudiować i dowiedzieć się o tego rodzaju systemach, zanim pojawi się supernowa, i miejmy nadzieję, że pomoże nam to zrozumieć niektóre subtelności tego, jak jasna jest supernowa i jak są używane w kosmologii.
Fraser: A jak myślisz, ile czasu masz, zanim stracisz przedmiot badań?
Dr Sokoloski: Cóż, to zajęłoby mnie do końca mojej kariery, więc niczego nie straciłbym. Ale nie wiem. Trudno jest odpowiedzieć na twoje pytanie, ponieważ wiemy, że jest na skraju - jest bardzo bliski przejścia do supernowej - ale nie mogę ci powiedzieć, czy to będzie jutro, 1000 czy 100 000 lat niestety.
Fraser: Czy uważasz, że w przedziale 100 000 lat jest to prawdopodobne?
Dr Sokoloski: Tak, w tym sensie, w skali czasu Wszechświata, w kosmologicznej skali czasu, nastąpi to wkrótce. Trudno powiedzieć tylko z ludzkiej perspektywy; czy to będzie 10.000, czy 100.000 lat.
Fraser: Powiedzmy, że nie wybuchnie w ciągu najbliższych kilku lat i nie zmieni kierunku pracy. Czego będziesz dalej szukać?
Dr Sokoloski: Przypomina mi to inną odpowiedź na twoje pytanie, w której pytałeś, czego się z tego uczymy. Inną rzeczą, gdy obserwowaliśmy ten wybuch, był ruch na zewnątrz, że widzieliśmy, że istnieją pewne oczekiwania co do zmiany jasności, gdybyś miał idealnie kulisty ruch na zewnątrz, z pewnymi innymi właściwościami, z którymi ludzie się kojarzą - że teoretycy nad nimi pracują zakłada się, że są to przedmioty. Zauważyliśmy, że te właściwości nie były przestrzegane, a jasność spadła znacznie szybciej. To mówi nam, że jest możliwe, że nie jest to ładna, schludna sferyczna skorupa. Niektóre obserwacje radiowe pokazały nam, że faktycznie możesz mieć strukturę pierścieni z dżetami. Wiemy, że są odrzutowce, widzieliśmy je w radiu, więc teraz wiele osób stara się zrozumieć w takich systemach, w samej RS Oph i innych gwiezdnych eksplozjach, co wytwarza te struktury, które nie są proste kuliste wypływy, ale dżety, które są powszechnym zjawiskiem w gwiezdnych eksplozjach, a także we Wszechświecie. Z galaktyk ludzie widzą dżety, wydaje się, że jest to bardzo powszechna struktura. Tak więc, dla RS Oph, próbujemy zrozumieć, czy jest to coś nieodłącznego dla wybuchu nowej, że sama eksplozja jest asymetryczna i nie ma takiej samej siły na całej powierzchni gwiazdy. Czy wszędzie jest tak samo, czy jest silniejszy lub słabszy na przykład na biegunach lub na równiku. Czy to możliwe, że coś jest w środowisku? Ponieważ jest to gwiazda podwójna, jest to układ o preferowanej osi i płaszczyźnie obrotu, z którym oddziałuje wyrzutnik. Materiał, który może znajdować się na dysku wokół pliku binarnego, i to właśnie tworzy strukturę, którą widzimy. Myślę, że następnym krokiem dla RS Oph jest: dlaczego jest asymetryczny, dlaczego dostajesz odrzutowce?
