eROSITA detecteert röntgenstraling van nova in de vuurbalfase
Novae worden veroorzaakt door op hol geslagen thermonucleaire verbranding in de waterstofrijke atmosferen van materie aantrekkende witte dwergen. Dit leidt tot een snelle uitzetting van de atmosfeer en het uitwerpen van het grootste deel van zijn massa.
De theorie voorspelt het bestaan van een “vuurbal”-fase die direct volgt op de op hol geslagen fusie. Deze fase zou zichtbaar moeten zijn als een korte, heldere en zachte röntgenflits voordat de nova zichtbaar wordt op optische golflengtes. Nu hebben astronomen die de eROSITA-röntgentelescoop aan boord van de Spektrum-Röntgen-Gamma-satelliet gebruiken, een röntgenflits waargenomen die verband houdt met een klassieke nova genaamd YZ Reticuli. De flits werd waargenomen ongeveer 11 uur voordat deze in zichtbaar licht helderder werd.
De beginfasen van een nova-explosie waren theoretisch al voorspeld: de hoge temperaturen van een thermonucleaire explosie zouden een intense en korte emissie van röntgenstraling veroorzaken. Dit staat bekend als de initiële vuurbal.
Tijdens de dagen na de explosie leidt de uitzetting van de vuurbal tot een temperatuurdaling die ervoor zorgt dat deze evolueert in een grote bol van koeler gas die zichtbaar licht uitstraalt en ervoor zorgt dat de nieuwe ster aan de sterrenhemel zichtbaar wordt.
Maar dit vuurbalstadium is erg kort en vindt plaats uren voordat de ster aan de hemel verschijnt. Het is daarom ingewikkeld om de röntgenfoto’s te detecteren voordat de bron wordt ontdekt.
Op 7 juli 2020 detecteerde de Duitse röntgentelescoop eROSITA een extreem heldere röntgenbron.
Een week later werd de Nova Reticuli 2020 (YZ Reticuli) – op een afstand van ongeveer 8252 lichtjaar in de richting van het sterrenbeeld Reticulum – Net in zichtbaar licht gevonden. Dit maakte het voor het eerst mogelijk om vast te stellen dat de intense röntgenflits die door eROSITA werd gedetecteerd, overeenkwam met de eerste vuurbal van de nova-explosie.
Het was tot op zekere hoogte een gelukkig toeval. Deze röntgenflitsen duren maar een paar uur en zijn bijna niet te voorspellen, maar het waarneeminstrument moet precies p het juiste moment direct op de explosie worden gericht.
De onderzoekers waren op zoek naar sterk opflakkerende objecten in de eROSITA-gegevens en bij deze uitbarsting was zo sterk dat ze eerst bespraken of het wel echt was. Ze realiseerden zich direct dat ze op een uniek evenement waren gestuit.
De studie van nova-explosies stelt astronomen in staat om enkele stukjes van de chemische evolutie van de Melkweg in elkaar te passen en hoe we de variëteit en verspreiding van chemische elementen na de Oerknal in het zonnestelsel kwam, te beginnen met een initieel heelal met een veel eenvoudigere samenstelling.
Waarnemingen met grote telescopen op de grond, samen met de studie van röntgen- en gammastraling van satellieten en theoretische modellering met behulp van numerieke modellen stelt astronomen in staat om gedetailleerde processen te reconstrueren die plaatsvinden in deze explosieve en hun bijdrage aan de evolutie van onze Melkweg.
Om deze reden is het detecteren van de initiële vuurbal die door de modellen wordt voorspeld een belangrijk onderdeel om de theorieën over stellaire explosies te testen en aan te passen.
De kenmerken van röntgenstraling die astronomen met eROSITA hebben gedetecteerd, komen overeen met wat de theorie voorspelt voor dit stadium van de explosie en bevestigen daarom dat dit het puzzelstukje is waarnaar astronomen op zoek waren.
Een artikel met de bevindingen van de onderzoekers zal in het tijdschrift Nature worden gepubliceerd.
Artikel: O. König et al. 2022. X-ray detection of a nova in the fireball phase. Nature 605, 248-250; doi: 10.1038/s41586-022-04635-y
Eerste publicatie: 24 september 2022
Bron: Sci-News