11. juni 2020

Astronomisk opdagelse: Her får novaerne deres lys fra

astrofysik

Astronomerne har længe troet, at novaer får deres kraftige lys fra en kernereaktion. Men nu har et internationalt hold af forskere fra bl.a. Københavns Universitet for første gang påvist, at det meste af lyset kommer fra chokbølger skabt i en særlig proces, man ikke før kendte til. Det gør op med en årtier gammel forståelse af novaer og kan måske hjælpe med at løse en af astrofysikkens største gåder.

Billede af V906 Carinae cirka 18 dage efter den blev opdaget.
V906 Carinae cirka 18 dage efter den blev opdaget. Credit: W. Paech + F. Hofmann, Team Chamaeleon, Chamaeleon and Onjala Observatory, Namibia

Novaer er nogle af de astronomiske fænomener, som mennesket har studeret mest indgående gennem historien. Men vi bliver stadig ved med at lære nyt, viser ny forskning udført af bl.a. Københavns Universitet.

Novaer er eksplosioner, der opstår, når en hvid dværgstjerne og en følgestjerne kredser tættere og tættere om hinanden, og gas fra følgestjernen ’suges’ over på den hvide dværgs overflade, hvor det hober sig op som en gasskal. Til sidst, efter tusinder af år, eksploderer gasskallen i en kernereaktion.

I årtier har astronomerne troet, at det er denne kerneeksplosion, som resulterer i at den hvide dværg pludselig lyser op til en million gange kraftigere, der kan få det til at se ud som om, at der er tale om en helt ny stjerne. Deraf navnet ’nova’, som betyder ’ny’ på latin. Men nu har et internationalt forskerhold for første gang påvist, at det i stedet er ”chok”, der skaber det meste af novaernes kraftige lys.

”Det er en helt ny forståelse af, hvordan en nova fungerer. Og det ændrer på den over 45 år gamle opfattelse af, at novaer alene får deres lys gennem en kerneproces,” siger Luca Izzo, astrofysiker og postdoc ved Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet og medforfatter til studiet, der er publiceret i Nature Astronomy.

Det er observationer af novaen ’V906 Carina’, som blev opdaget i 2018 cirka 13.000 lysår fra Jorden, der har givet de nye beviser.

Hvad er et ’chok’?

Så hvad er egentlig et chok i denne forbindelse, og hvor kommer de fra? Astronomerne har som noget nyt opdaget, at der bliver udstødt stof fra den hvide dværg i mindst to – og måske flere - forskellige faser og hastigheder, hvor de før troede, at der kun var tale om en enkelt hændelse: den føromtalte kerneraktion. Det udstødte stof kolliderer med hinanden og skaber på den måde de chokbølger, som varmer stoffet op og producerer størstedelen af novaens lys.

”Det er lidt det samme som, når et jagerfly bryder igennem lydmuren og skaber et chok, som udløser et højt supersonisk brag. I en nova-eksplosion skaber chokket blot lys i stedet for lyd,” forklarer Luca Izzo.

Hvordan gjorde de?

Forskerne opdagede tilmed, at chokbølgerne også skabte gammastråler som biprodukt. Ved at sammenligne gammastrålingen og det synlige lys fra novaen ved hjælp af henholdsvis NASA-satelliten Fermi og den optiske satellit BRITE kunne de til deres overraskelse se, at hver gang der var et udsving i gammastrålerne, var der samtidig et udsving i lyset fra novaen.

”De simultane udsving i gammastråler og lys viser, at de to ting må komme fra den samme kilde - nemlig chokbølgerne. Under udsvingene lyser novaen dobbelt så stærkt, og det indikerer, at chokkene skaber det meste af det lys, der bliver skabt ved nova-eksplosionen,” siger Luca Izzo.

Forskerne kender endnu ikke den præcise eksplosionsmekanisme. De ved heller ikke, hvorfor novaen udstøder mindst to forskellige komponenter af stof, eller hvor den anden komponent kommer fra. Det håber de, at flere analyser af datasættet vil kaste lys over.

Studiet er muligvis også et vigtigt skridt henimod at løse en af astrofysikkens store gåder: 

”Hvis vi kan forstå, hvor novaernes emissioner kommer fra, kan vi måske også finde det endelige svar på, hvorvidt almindelige novaer er stamfaderen til type1a-supernovaer, som er en populær teori og et af de vigtigste spørgsmål i nutidens astrofysik. For type-1a supernovaer bruges til at bestemme afstande i universet med. På den måde kan vi måske lære mere om hele universets historie,” slutter Luca Izzo.

Om novaer

  • En enkelt nova-eksplosion frigiver en energimængde, der er 10.000 til 100.000 gange større end Solens energiproduktion på et år.

  • Der bliver årligt opdaget cirka 10-12 novaer i Mælkevejen.

  • Både novaer og supernovaer frigiver enorme energi- og lysmængder. Men hvor supernovaens kraftigere eksplosion destruerer sin værtsstjerne, overlever den hvide dværgstjerne en nova-eksplosion, og efter nogle uger eller måneder vender den tilbage til sin normale tilstand.