Στην πρώτη μελέτη στο εγγύς υπέρυθρο μίας επαναλαμβανόμενης Nova πέραν του Γαλαξία μας, οι αστρονόμοι ανακάλυψαν εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες και απροσδόκητες χημικές υπογραφές, που υποδεικνύουν μια ιδιαίτερα έντονη έκρηξη.
Οι εκρήξεις Nova συμβαίνουν σε ημι-διαχωρισμένα δυαδικά συστήματα, που περιέχουν έναν ψυχρό αστέρα και έναν καυτό λευκό νάνο. Ο λευκός νάνος, περίπου στο μέγεθος της Γης αλλά με μάζα παρόμοια με αυτή του Ήλιου, αντλεί υλικό από τον ψυχρό σύντροφό του αστέρα του.
Το υλικό αυτό συσσωρεύεται στην επιφάνεια του λευκού νάνου και τελικά εκρήγνυται σε μια θερμοπυρηνική αλυσιδωτή αντίδραση, προκαλώντας μια έκρηξη Nova .
Οι περισσότερες Nova έχουν παρατηρηθεί να εκρήγνυνται μία φορά, αλλά λίγες είναι εκείνες που έχουν παρατηρηθεί να εκρήγνυνται πολλές φορές. Αυτές είναι γνωστές ως επαναλαμβανόμενες Nova, με τα διαστήματα μεταξύ των εκρήξεων να κυμαίνονται από έναν χρόνο έως πολλές δεκαετίες.
Ανακαλύπτοντας μια εξαιρετική Nova
Η Nova LMCN 1968-12A (γνωστή και ως LMC68), που βρίσκεται στο Μέγα Νέφος του Μαγγελάνου (LMC), παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 1968. Το 1990, παρατηρήθηκε και πάλι σε έκρηξη, γεγονός που την έκανε την πρώτη εξωγαλαξιακή επαναλαμβανόμενη Nova που παρατηρήθηκε ποτέ, με εκρήξεις που συμβαίνουν ακριβώς κάθε τέσσερα χρόνια.
Η συστηματική αυτή επανάληψη της έκρηξης σε συστήματα όπως το LMC68, όπου εκτοξεύεται λιγότερη μάζα στην έκρηξη από ό,τι αποκτά ο λευκός νάνος, οδηγεί σταδιακά στην αύξηση της μάζας του λευκού νάνου. Όταν η μάζα του φτάσει σε κρίσιμο όριο, δεν θα μπορεί να υποστηρίξει το βάρος του και θα καταρρεύσει, προκαλώντας μια έκρηξη υπερκαινοφανούς.
Ανάλυση των χημικών στοιχείων σε μια μοναδική Nova
Χρησιμοποιώντας υπερσύγχρονα τηλεσκόπια, οι αστρονόμοι είχαν την ευκαιρία να καταγράψουν για πρώτη φορά το φως της LMC68 σε υπερύθρη συχνότητα, επιτρέποντάς τους να μελετήσουν τη φάση υπερ-θερμότητας κατά την οποία πολλά στοιχεία αποκτούν εξαιρετικά υψηλή ενέργεια. Η ανάλυση της φάσης αυτής δίνει πολύτιμες πληροφορίες για τις ακραίες δυνάμεις που οδηγούν στην έκρηξη της Nova .
Η τεχνική που χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση είναι η φασματοσκοπία, που επιτρέπει στους επιστήμονες να αναλύσουν τις διαφορετικές συχνότητες φωτός που απορροφούνται και εκπεμπούνται κατά τη διάρκεια της έκρηξης. Αυτή η μέθοδος τους επιτρέπει να προσδιορίσουν τα χημικά στοιχεία που είναι παρόντα και να κατανοήσουν πώς επηρεάζονται από τη θερμότητα της έκρηξης.
Αν και άλλες μελέτες σε παρόμοιες Nova του Γαλαξία μας έδειξαν ενδείξεις από διάφορα «μέταλλα» (όπως ορίζονται από τους αστρονόμους, δηλαδή οποιοδήποτε στοιχείο εκτός από το υδρογόνο και ήλιο), η ομάδα έκπληκτα διαπίστωσε ότι η φασματοσκοπία της LMC68 παρουσίασε μια εξαιρετικά έντονη ένδειξη πυριτίου που είχε ιονιστεί εννέα φορές – μια διαδικασία που απαιτεί τεράστια ποσότητα ενέργειας. Το πυριτίο ιονισμένο σχεδόν 100 φορές πιο φωτεινό από τον Ήλιο είναι πρωτοφανές.
Ωστόσο, εξίσου σοκαριστικό ήταν το γεγονός ότι δεν υπήρχαν ενδείξεις από άλλα στοιχεία όπως το θείο, το φώσφορο, το ασβέστιο και το αλουμίνιο, στοιχεία που συνήθως παρατηρούνται στις φάσεις αυτές.
Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι μπορεί να υπάρχει μια αυξημένη συγκέντρωση ηλεκτρονίων στην εξωτερική περιοχή της Nova, η οποία προκαλεί τα άτομα να χάνουν ενέργεια μέσω συγκρούσεων, αντί να εκπέμπουν φως.
Η διαφορά της LMC68 από άλλες Nova
Η LMC68 διαφέρει από τις γαλαξιακές επαναλαμβανόμενες Nova, καθώς ο σύντροφος αστέρας της ενδέχεται να έχει χαμηλότερη περιεκτικότητα σε μέταλλα, μια συνθήκη που είναι χαρακτηριστική του Μεγάλου Μαγγελανικού Νέφους.
Οι αστέρες με χαμηλή περιεκτικότητα σε μέταλλα οδηγούν σε πιο ισχυρές εκρήξεις, καθώς απαιτείται μεγαλύτερη ποσότητα υλικού για να προκληθεί η έκρηξη.
Παρ’ όλα αυτά, η έλλειψη μεταλλικών στοιχείων στο φως της LMC68 παραμένει ανεξήγητη και ενδέχεται να υποδεικνύει κάτι ασυνήθιστο με αυτή την συγκεκριμένη Nova. Η συνδυασμένη επίδραση υψηλών θερμοκρασιών και χαμηλής μεταλλικής περιεκτικότητας μπορεί να εξηγεί την απουσία μεταλλικών στοιχείων στις παρατηρήσεις.
Η κατανόηση αυτών των αντικειμένων μπορεί να επιταχυνθεί με τη χρήση των μεγαλύτερων διαθέσιμων αστρονομικών τηλεσκοπίων και περισσότερων παρατηρήσεων. Οι επιστήμονες συνεχίζουν τις μελέτες για να επιβεβαιώσουν αυτή τη θεωρία και να κατανοήσουν καλύτερα τη συμπεριφορά των επαναλαμβανόμενων Novaσε διάφορα χημικά περιβάλλοντα.
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.