Ein seltsamer Stern produzierte die schnellste Nova aller Zeiten

Astronomen sind begeistert, nachdem sie die schnellste je aufgezeichnete Nova beobachtet haben. Das ungewöhnliche Ereignis lenkte die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler auf einen noch ungewöhnlicheren Stern. Während sie es studieren, finden sie möglicherweise Antworten nicht nur auf die vielen verblüffenden Merkmale der Nova, sondern auch auf umfassendere Fragen zur Chemie unseres Sonnensystems, zum Tod von Sternen und zur Entwicklung des Universums.

Das Forschungsteam unter der Leitung von Professor Sumner Starrfield, Regents der Arizona State University, Professor Charles Woodward von der University of Minnesota und dem Forschungswissenschaftler Mark Wagner von der Ohio State University, hat gemeinsam einen Bericht verfasst, der heute in veröffentlicht wurde Forschungsnotizen der American Astronomical Society.

Eine Nova ist eine plötzliche Explosion von hellem Licht aus einem Zwei-Sterne-System. Jede Nova wird von einem Weißen Zwerg – dem sehr dichten übriggebliebenen Kern eines Sterns – und einem nahe gelegenen Begleitstern erzeugt. Im Laufe der Zeit entzieht der Weiße Zwerg seinem Begleiter Materie, die auf den Weißen Zwerg fällt. Der Weiße Zwerg erhitzt dieses Material und verursacht eine unkontrollierte Reaktion, die einen Energieschub freisetzt. Die Explosion schießt die Materie mit hoher Geschwindigkeit weg, was wir als sichtbares Licht wahrnehmen.

Die helle Nova verblasst normalerweise über ein paar Wochen oder länger. Am 12. Juni 2021 explodierte die Nova V1674 Hercules so hell, dass sie mit bloßem Auge sichtbar war – aber nach etwas mehr als einem Tag war sie wieder schwach. Es war, als würde jemand eine Taschenlampe ein- und ausschalten.

Nova-Ereignisse mit dieser Geschwindigkeit sind selten, was diese Nova zu einem wertvollen Studienobjekt macht.

„Es dauerte nur etwa einen Tag, und die zuvor schnellste Nova war eine, die wir 1991 untersucht haben, V838 Herculis, die in etwa zwei oder drei Tagen zurückgegangen ist“, sagt Starrfield, ein Astrophysiker an der School of Earth and Space Exploration der ASU.

Als die Astronomiewelt V1674 Hercules beobachtete, stellten andere Forscher fest, dass seine Geschwindigkeit nicht die einzige ungewöhnliche Eigenschaft war. Das Licht und die Energie, die es aussendet, pulsieren auch wie der Klang einer widerhallenden Glocke.

Alle 501 Sekunden gibt es ein Wackeln, das Beobachter sowohl in sichtbaren Lichtwellen als auch in Röntgenstrahlen sehen können. Ein Jahr nach ihrer Explosion zeigt die Nova immer noch dieses Wackeln, und es scheint, dass es sogar noch länger anhält. Starrfield und seine Kollegen haben diese Eigenart weiter untersucht.

„Das Ungewöhnlichste ist, dass diese Oszillation vor dem Ausbruch gesehen wurde, aber sie war auch offensichtlich, als die Nova etwa 10 Größenordnungen heller war“, sagt Wagner, der auch der wissenschaftliche Leiter am Large Binocular Telescope Observatory ist, das für die Beobachtung verwendet wird die Nova. „Ein Rätsel, mit dem die Leute zu ringen versuchen, ist, was diese Periodizität antreibt, die Sie über diesen Helligkeitsbereich im System sehen würden.“

Das Team bemerkte auch etwas Seltsames, als es die von der Nova-Explosion ausgestoßene Materie überwachte – eine Art Wind, der möglicherweise von den Positionen des Weißen Zwergs und seines Begleitsterns abhängt, formt den Materialfluss in den Raum, der das System umgibt.

Obwohl die schnellste Nova (buchstäblich) auffällig ist, lohnt es sich, sie weiter zu untersuchen, weil Novae uns wichtige Informationen über unser Sonnensystem und sogar das Universum als Ganzes liefern können.

Ein Weißer Zwerg sammelt und verändert Materie und würzt dann während einer Nova-Explosion den umgebenden Raum mit neuem Material. Es ist ein wichtiger Teil des Materiekreislaufs im Weltraum. Die von Novae ausgestoßenen Materialien werden schließlich neue Sternsysteme bilden. Solche Ereignisse trugen auch zur Bildung unseres Sonnensystems bei und stellten sicher, dass die Erde mehr als ein Klumpen Kohlenstoff ist.

„Wir versuchen immer herauszufinden, wie sich das Sonnensystem gebildet hat, woher die chemischen Elemente im Sonnensystem stammen“, sagt Starrfield. „Eines der Dinge, die wir aus dieser Nova lernen werden, ist zum Beispiel, wie viel Lithium durch diese Explosion produziert wurde. Wir sind uns jetzt ziemlich sicher, dass ein erheblicher Teil des Lithiums, das wir auf der Erde haben, produziert wurde durch diese Art von Explosionen.“

Manchmal verliert ein Weißer Zwerg während einer Nova-Explosion nicht seine gesamte gesammelte Materie, sodass er mit jedem Zyklus an Masse gewinnt. Dies würde es schließlich instabil machen, und der Weiße Zwerg könnte eine Supernova vom Typ 1a erzeugen, die eines der hellsten Ereignisse im Universum ist. Jede Supernova vom Typ 1a erreicht die gleiche Helligkeit, daher werden sie als Standardkerzen bezeichnet.

„Standardkerzen sind so hell, dass wir sie in großen Entfernungen im ganzen Universum sehen können. Indem wir uns ansehen, wie sich die Helligkeit des Lichts ändert, können wir Fragen zur Beschleunigung des Universums oder zur dreidimensionalen Gesamtstruktur des Universums stellen. “, sagt Woodward. „Das ist einer der interessanten Gründe, warum wir einige dieser Systeme untersuchen.“

Darüber hinaus können uns Novae mehr darüber erzählen, wie sich Sterne in Doppelsternsystemen bis zu ihrem Tod entwickeln, ein Prozess, der nicht gut verstanden wird. Sie fungieren auch als lebende Labore, in denen Wissenschaftler Kernphysik in Aktion sehen und theoretische Konzepte testen können.

Die Nova überraschte die Astronomiewelt. Es war nicht auf dem Radar der Wissenschaftler, bis ein Amateurastronom aus Japan, Seidji Ueda, es entdeckte und darüber berichtete.

Citizen Scientists spielen im Bereich der Astronomie eine immer wichtigere Rolle, ebenso wie moderne Technologie. Auch wenn es jetzt für andere Teleskoptypen zu schwach ist, um es zu sehen, kann das Team die Nova dank der großen Öffnung des Large Binocular Telescope und der anderen Ausrüstung seines Observatoriums, einschließlich seines Paars Multi-Objekt-Doppelspektrografen und des außergewöhnlichen PEPSI, immer noch überwachen hochauflösender Spektrograph.

Sie planen, die Ursache des Ausbruchs und die Prozesse, die dazu geführt haben, den Grund für seinen rekordverdächtigen Rückgang, die Kräfte hinter dem beobachteten Wind und die Ursache seiner pulsierenden Helligkeit zu untersuchen.