Nova (astronomija): apibrėžimas, priežastys ir žinomiausios novos

Nova (astronomija): aiškus apibrėžimas, priežastys ir žinomiausios novos — sužinokite, kaip baltosios nykštukės sprogimai keičia dangų ir sukelia ryškias šviesas.

Nova (daugiskaita nova arba novos) – tai staigus ir ryškus šviesos padidėjimas, kurį sukelia termobranduolinis sprogimas ant baltojoje nykštukinėje žvaigždės paviršiaus. Tai nėra supernova: nova paprastai išmeta gerokai mažiau medžiagos, o baltoji nykštukė išlieka gyvybinga po įvykio.

Priežastys ir mechanizmas

Novos dažniausiai vyksta dvinarėse sistemose, kur vienas iš komponentų yra baltoji nykštukė. Jei dvinarėje sistemoje žvaigždės yra pakankamai arti, materija nuo palydovinės žvaigždės patenka ant baltosios nykštukės paviršiaus (akrecija). Kaupiantis vandeniliui ir didėjant slėgiui bei temperatūrai, ant paviršiaus gali prasidėti termobranduolinės sintezės reakcija, kuri greitai išplinta per paviršių ir sukelia termobranduolinį sprogimą – novą.

Pagrindiniai mechanizmo bruožai:

• Akrecija vandenilio iš palydovinės žvaigždės ant baltojo nykštukės.
• Termobranduolinė bėganti (runaway) reakcija ant paviršiaus.
• Didelis energijos išsiveržimas su palyginti mažai išmestos masės – paprastai ~1/10 000 Saulės masės.
• Tik dalis akretuotos masės (apie 5 %) išsilysta per sprogimą; likusi medžiaga gali vėl likti ant žvaigždės arba būti pašalinta į aplinką.

Tipai ir klasifikacija

• Klasikinės novos – vienaženklius šviesėjimus rodžiusios sistemos, kurios po tam tikro laiko gali vėl išsiveržti po kelių tūkstančių ar dešimčių tūkstančių metų (rekonstrukcinis laikotarpis priklauso nuo akrecijos greičio ir baltojo nykštukės savybių).
• Pasikartojančios (recurrent) novos – sistemos, kurių naujai šviesėjimai kartojasi dešimtmečių ar šimtmečių laikotarpiais. Pavyzdys – RS Ophiuchi, kuri užfiksuota sprogus šešis kartus (1898, 1933, 1958, 1967, 1985 ir 2006 m.).
• Nykiųjų novų (dwarf novae) – tai kitas kataklizminių kintamųjų (cataclysmic variables) pogrupis, kur šviesėjimai dažniausiai kyla ne dėl termobranduolinės reakcijos, o dėl akrecijos disko nestabilumų. Šie reiškiniai yra fiziškai skirtingi nuo termobranduolinių novos.

Energetika, emisijos ir remtųjų procesų požymiai

Novos išmeta medžiagą dideliais greičiais: dažnai kelių tūkstančių kilometrų per sekundę, o kai kurių novos atveju greitis skiriasi priklausomai nuo sistemos. Per išsiveržimą žvaigždė gali laikinai pašviesėti nuo kelių iki dešimtų tūkstančių Saulės spindesio – ryškumas gali padidėti net keliais ar keliolika magnitudžių.

Spektrinė ir bangų ilgio emisija:

• Optinėse spektruose dominuoja platūs emisijos linijų profiliai (vandenilis, heliumas, azotas, deguonis), kurie atspindi greitai judančią išmetamą medžiagą.
• Ultravioletiniai, X ir radio bangų ilgio stebėjimai leidžia tirti karštą vidinį vandenilio sluoksnį, šoko sąveikas ir jonizuotą aplinką.
• Infraraudonojoje dalyje galima matyti dulkes – kai kurios novos formuoja dulkes po sprogimo (pavyzdžiui, V1280 Scorpii susidarė stiprus dulkių sluoksnis, kas paveikė jos šviesumą).
• 2010 m. NASA Fermi gama spindulių kosminis teleskopas nustatė, kad novos gali skleisti aukštos energijos gama spindulius (>100 MeV). Tokia emisija greičiausiai kyla dėl dalelių pagreitėjimo šokuose, susidarančiuose, kai greita išmetama medžiaga sąveikauja su aplinkine materija.

Skirtumas nuo supernovų ir galutinis likimas

Svarbu pabrėžti skirtumą tarp novos ir supernovos: nova yra paviršinė termobranduolinė eksplozija, kitokia energetika ir masės išmetimu nei supernova. Po novos baltoji nykštukė išgyvena ir gali vėl kaupti masę. Tačiau jei baltoji nykštukė palaipsniui priauga iki Čandrasekharo ribos, galimas jos sprogimas kaip Ia tipo supernova — tai visiškai kitoks, žymiai energetiškesnis procesas, sunaikinantis žvaigždę.

Stebėjimas, ryškumas ir dažnis

Kartais novos būna pakankamai ryškios ir pakankamai arti, kad būtų matomos plika akimi. Pvz., 1975 m. Vasarį Nova Cygni pasiekė apie 2,0 magnitudės ir buvo beveik tokio pat ryškumo kaip Deneb. Naujesni pavyzdžiai: V1280 Scorpii (2007 m., pasiekė ~3,7 magnitudės) ir Nova Delphini (2013 m.). Nova Centauri 2013 (atrasta 2013-12-02) yra vienas ryškiausių šio tūkstantmečio pavyzdžių, pasiekusi ~3,3 magnitudės.

Astronomų skaičiavimais, per metus Pieno kelyje įvyksta nuo 30 iki 60 novų, tikėtina – apie 40. Tačiau aptinkamų novų skaičius yra gerokai mažesnis: kasmet užregistruojama tik apie 10 naujų atvejų, nes daug novų praeina nepastebėtos dėl dulkių, padengiančių plokštumą, ar dėl jų esamų vietų uždarumuose danguje. Pieno kelyje aptinkamų novų skaičius priklauso nuo stebėjimų intensyvumo ir jutimo ribos. Andromedos galaktikoje kasmet aptinkamos maždaug 25 novos, ryškesnės nei maždaug 20 magnitudžių; kitose netolimose galaktikose jų pastebima mažiau.

Empiriniai rodikliai ir stebėjimo parametrai

Šviesos kreivės formos (kaip greitai nova pakyla ir krinta) yra svarbus klasifikatorius. Dažnai vartojami parametrai t2 ir t3 – laikas, per kurį nova sumažėja 2 arba 3 magnitudėmis nuo maksimumo. Greitos novos (mažesnis t2) paprastai yra šviesesnės maksimumo metu nei lėtosios. Taip pat spektrinė klasifikacija (pagal išmetamų linijų pobūdį) padeda suprasti eksploziuojančios medžiagos cheminę sudėtį ir dinaminius procesus.

Reikšmė astronomijai

• Novos padeda tyrinėti masės perdavimą dvinarėse sistemose ir akrecijos diskų fiziką.
• Novose susidaro tam tikri izotopai (pvz., 13C, 15N, 17O), todėl jos prisideda prie galaktinės cheminių elementų evoliucijos, nors indėlis yra mažesnis nei supernovų.
• Rekordiškai stebimos pasikartojančios novos (pvz., RS Ophiuchi) leidžia analizuoti šokų sąveikas su žvaigždės vėjo apvalkalu ir dalelių pagreitėjimo procesus (gama ir radio emisija).

Žinomiausios novos (pavyzdžiai)

• RS Ophiuchi – pasikartojanti nova (žinoma iš sprogimų 1898, 1933, 1958, 1967, 1985 ir 2006 m.).
• Nova Cygni (1975) – ryški nova, pasiekusi ~2,0 magnitudės.
• V1280 Scorpii (2007) – žinoma tarp kitko dėl dulkių formavimosi po sprogimo.
• Nova Delphini (2013) – ryški 2013 m. nova.
• Nova Centauri 2013 – atrasta 2013-12-02, iki šiol viena ryškiausių šio tūkstantmečio novos (~3,3 mag).

Novos yra sudėtingi, daugiabangos ilgio reiškiniai, kuriuos reikia stebėti optiškai, UV, X, radio ir infraraudonajame diapazonuose, kad būtų pilnai suprasti jų energijos, medžiagos išmetimo ir sąveikos su aplinkine aplinka mechanizmai. Nuolatinis stebėjimų intensyvumo didinimas ir plačios aprėpties apžvalgos (sky surveys) padidina atradimų skaičių ir gerina mūsų supratimą apie šiuos kataklizmus.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra nova?

K: Kiek medžiagos išmetama per nova?

K: Kaip greitai keliauja novos išmesta medžiaga?

K: Kokio ryškumo gali būti novos?

K: Koks buvo ryškiausias neseniai įvykęs novos pavyzdys?

Klausimas: Kiek Novae kasmet pasirodo Pieno kelyje?

K: Kiek novų kasmet aptinkama kitose galaktikose, pavyzdžiui, Andromedoje?

Paieška pagal raidę