Do spektakularnej eksplozji gwiazdowej T CrB może dojść jeszcze w tym miesiącu

Zdjęcie w tle: NASA/Conceptual Image Lab/Goddard Space Flight Center

Prawdopodobne, że jeszcze do końca września dojdzie do nowej –  wybuchu gwiazdy T Coronae Borealis w konstelacji Korony Północnej. Nowa to jedno z najbardziej spektakularnych i rzadkich zjawisk, które możemy zobaczyć na niebie. W wyniku wybuchu gwiazda pojaśnieje aż tysiąckrotnie, dzięki czemu będzie możliwe zaobserwowanie jej gołym okiem. Taka szansa zdarza się raz w życiu, ponieważ następny wybuch będzie dopiero w 2104 roku. Znaczne pojaśnienie będzie trwało ponad tydzień, co pozwala na wiele okazji zaobserwowania tego niesamowitego zjawiska.

Eksplozja gwiazdy w konstelacji Korony północnej

Gwiazda T Coronae Borealis, w skrócie T CrB, znajduje się 3 tysiące lat świetlnych od nas, ale w wyniku gwałtownej eksplozji termojądrowej będzie jaśniejsza niż setki gwiazd, które są wielokrotnie bliżej nas. Eksplozja spowoduje, że jasność gwiazdy zwiększy się ponad tysiąckrotnie (z około 10 do 2,5 mag), dzięki czemu stanie się podobnie jasna jak gwiazda północna, Polaris. W gwiazdozbiorze Korony Północnej przewyższy jasnością wszystkie gwiazdy oprócz Alphecci (α CrB).

Jak znaleźć T CrB na niebie?

Aby znaleźć gwiazdę, należy najpierw zlokalizować konstelację Korony Północnej. Jest to zbiór kilku gwiazd układających się w łuk, znajdujący się pomiędzy Wolarzem a Herkulesem. Aby ułatwić poszukiwania, można najpierw zlokalizować Wielki Wóz, a następnie poprowadzić linię prostą od uprzęży wozu. W odległości 30° (jak wyciągniemy ramiona, będzie to odległość na niebie odpowiadająca złożeniu około trzech pięści) znajdziemy Koronę Północy. Samo T CrB znajduje się w odległości zaledwie 1° od łuku Korony Północnej.

Czym jest „nowa”?

Nazwa „nowa” pochodzi z dawnych czasów. Wtedy uważano, że te nagłe pojaśnienia na niebie to nowo powstałe gwiazdy. Dziś wiemy, że prawda jest o wiele ciekawsza. Choć z Ziemi T CrB przypomina jeden jasny punkt, w rzeczywistości jest to układ dwóch gwiazd orbitujących bardzo blisko siebie (dwa razy bliżej niż Ziemia od Słońca). Układ składa się z gorącego białego karła i chłodnego czerwonego olbrzyma, co jest kluczowe dla powstania nowej. Aby zrozumieć, dlaczego nowa jest możliwa, musimy zgłębić się w naturę składników układu.

Składniki układu

Pierwszym, gorętszym składnikiem układu podwójnego, jest biały karzeł. Białe karły to pozostałości po śmierci gwiazd, takich jak na przykład Słońce. Gdy te gwiazdy wypalą cały wodór, a następnie wyrzucą wierzchnią warstwę, pozostanie jedynie ciężkie, gęste i gorące jądro pełne węgla i tlenu. Ze względu na brak lekkich pierwiastków, takich jak wodór, i niewystarczające ciśnienie do fuzji węgla, białe karły samodzielnie są niezdolne do fuzji termojądrowej.

Pojawia się więc paradoks – jeśli nie ma ogromnego ciśnienia reakcji jądrowych, to gwiazda powinna się zapadać. Jednak tak się nie dzieje, dzięki fascynującym zjawiskom kwantowym, a konkretnie zakazowi Pauliego. Polega on na tym, że fermiony, którymi są elektrony w atomach węgla i tlenu, nie mogą zajmować tego samego stanu kwantowego, co zmusza je do wejścia w wyższe stany energetyczne. To wymaga energii, co makroskopowo obserwujemy jako ciśnienie degeneracyjne, które rozpycha gwiazdę i powstrzymuje od kolapsu. Materiał zdegenerowany elektronowo ma jeszcze kluczową właściwość – niezależność ciśnienia od temperatury, co sprawia, że gwiazda nie się rozszerza. Dzięki temu temperatura powierzchniowa może gigantycznie wzrosnąć bez efektu stabilizacyjnego gwiazdy, bez czego nowa nie byłaby możliwa. Białe karły to bardzo stabilne obiekty – mogą promieniować swoje ciepło przez setki miliardów lat. Natomiast wszystko się zmienia, gdy do układu dodamy czerwonego olbrzyma.

A drugim obiektem w układzie, jest właśnie czerwony olbrzym. Czerwony olbrzym, kompan białego karła, jest znacznie chłodniejszy – na jego powierzchni temperatura wynosi około 3500 K, czyli dwukrotnie mniej niż powierzchnia Słońca. Mimo to jest o rzędy wielkości jaśniejszy niż biały karzeł. Wynika to z jego ogromnego rozmiaru (promień 75 razy większy niż promień Słońca). Czerwony olbrzym jest jeszcze w fazie przejściowej do transformacji w białego karła, co oznacza, że jądro jest pełne helu i reakcje termojądrowe tam nie zachodzą, natomiast fuzja wodoru zachodzi w wyższych warstwach gwiazdy. To powoduje rozszerzanie się gwiazdy do rozmiarów ponad 100 razy większych niż przed ekspansją.

Kluczowa interakcja dwóch gwiazd

Okazuje się, że w naszym układzie czerwony olbrzym rozszerzył się tak bardzo, że całkowicie wypełnił swoją powierzchnię Roche’a, czyli obszar, w którym materia jest „związana” z olbrzymem. Oznacza to, że materia, która przekroczyła granicę, przemieszcza się w kierunku białego karła. Efekt przypomina syfon, który wciąga całą materię na powierzchnię białego karła, gdzie się akumuluje. Od ostatniego wybuchu 80 lat temu szacuje się, że czerwony olbrzym oddał gaz, którego masa odpowiada masie Ziemi.

Akumulujący się gaz nie tworzy gładkiej powierzchni na karle, lecz dysk akrecyjny z gazu i pyłu, ponieważ układ jest stale w ruchu. Wodór zbierający się i opadający w dysku akrecyjnym nagrzewa się, jednak materia zdegenerowana w białym karle sprawia, że mimo wzrostu temperatury nie dochodzi do ekspansji, aż do momentu wybuchu. Gdy temperatura w dysku osiągnie

kelwinów, rozpoczyna się termojądrowa reakcja łańcuchowa, na powierzchni karła. Tempo wyrzutu energii w trakcie tej reakcji jest wielokrotnie większe niż gdyby zachodziło w jądrze gwiazdy, co powoduje eksplozję widoczną wszędzie w galaktyce.

Do lepszego zwizualizowania sobie jak zachodzi zjawisko, może posłużyć poniższa symulacja V407 Cyg, wykonana przez Conceptual Image Lab Goddard Space Flight Center NASA. Wybuch zachodzi wyłącznie na powierzchni i nie niszczy białego karła ani czerwonego olbrzyma. Z tego powodu wybuchy będą nadal zachodzić i zachodziły w przeszłości. Ostatni wybuch miał miejsce w 1946 r. i był bardzo dogłębnie udokumentowany, ale istnieją także zapiski potencjalnych obserwacji w 1866 r., 1787 r., a nawet w 1217 r.

Jak Ty się możesz przyczynić do rozwoju astronomii?

1. Odkrycie wybuchu: Jeśli zauważysz erupcję, czyli wzrost jasności poniżej 8,5 mag i masz absolutną pewność obserwacji, natychmiast opublikuj jasność w AAVSO (Amerykańskim Stowarzyszeniu Obserwatorów Gwiazd Zmiennych) oraz zaraportuj to do forum alertowego AAVSO.
2. Obserwacje w spektrum widzialnym: Jeśli posiadasz teleskop, możesz prowadzić długoterminowe obserwacje w spektrum widzialnym, w szczególności w filtrach B i V na porządku godzinnym w trakcie erupcji i dziennym/tygodniowym do 2028 r. 

Profesjonalne obserwatoria mają ograniczony czas obserwacyjny, więc niektóre fascynujące zjawiska mogą zostać zwyczajnie pominięte. Z tego powodu długoterminowe amatorskie obserwacje są kluczowe dla badań astronomicznych.

Obserwacje największych teleskopów

Jak tylko ktoś (może i Ty!) zauważy wybuch, wiele teleskopów na świecie i na orbicie skieruje się na nową gwiazdę. W tym również największy i najbardziej zaawansowany James Webb Space Telescope, który będzie prowadzić obserwacje w spektrum optycznym i bliskiej podczerwieni, a Chandra Space Telescope będzie zbierał dane w zakresie promieniowania rentgenowskiego. To daje szansę na zupełnie nową analizę tego kosmicznego wydarzenia, ponieważ podczas ostatniego wybuchu w 1946 r. obserwacje prowadzono jedynie w spektrum optycznym, a wtedy nawet nie było jeszcze teleskopów na orbicie.

Przyszłość układu podwójnego

Choć nowe są potężnym wybuchem energii, to nie są wystarczająco silne, by zniszczyć gwiazdy w układzie. Z tego powodu wszystko wskazuje na to, że biały karzeł do końca ewolucji czerwonego olbrzyma będzie syfonował materię z jego powierzchni, powodując cykliczne wybuchy. Jednak przyjdzie dzień, w którym to się zmieni — ogromne siły pływowe, które działają na obie gwiazdy, powoli zmniejszają ich prędkość orbitalną, co oznacza, że z czasem zbliżają się coraz bardziej. W końcu dojdzie do zderzenia i do tak potężnej eksplozji, jakiej ten układ jeszcze nie widział, czyli supernowej, po której pozostanie tylko jedna, niezwykle szybko obracająca się gwiazda neutronowa.

Korekta – Zofia Lamęcka

Reakcja

0%0Pozytywnie0%0Neutralnie 0%0Negatywnie

Twoje emocje

0%0Lubię to!

0%0Super0%0Ekscytujący 0%0Ciekawy0%0Smieszny0%0Smutny0%0Wściekły0%0Przerażony0%0Szokujący0%0Wzruszający0%0Rozczarowany0%0Zaskoczony

Co sądzisz?

0%0Prawda0%0Manipulacja0%0Fake news

0

0Ulub

Oryginalne źródło ZOBACZ