science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Binaire ster V Sagittae explodeert als zeer heldere nova tegen het einde van de eeuw

Krediet:CC0 Publiek Domein

Momenteel, de zwakke ster V Sagittae, V Sge, in het sterrenbeeld Sagitta, nauwelijks zichtbaar, zelfs in middelgrote telescopen. Echter, rond het jaar 2083, deze onschuldige ster zal ontploffen, zo helder worden als Sirius, de helderste ster zichtbaar aan de nachtelijke hemel. Tijdens deze uitbarstingstijd V Sge wordt de meest lichtgevende ster in de Melkweg. Deze voorspelling wordt voor het eerst gepresenteerd op de 235e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Honolulu, HOI, door astronomen Bradley E. Schaefer, Juhan Frank, en Manos Chatzopoulos, met de Louisiana State University Department of Physics &Astronomy.

"We hebben nu een sterke voorspelling voor de toekomst van V Sge, " zei professor emeritus Bradley E. Schaefer, LSU Afdeling Natuur- en Sterrenkunde. "De komende decennia zullen de ster zal snel helderder worden. Rond het jaar 2083, zijn accretiesnelheid zal catastrofaal stijgen, massa morsen met ongelooflijk hoge snelheden op de witte dwerg, met dit materiaal laaiend weg. In de laatste dagen van deze dodelijke spiraal, alle massa van de begeleidende ster valt op de witte dwerg, het creëren van een superzware wind van de samensmeltende ster, verschijnen zo helder als Sirius, mogelijk zelfs zo helder als Venus."

V Sge is een stersysteem in een grote en diverse klasse genaamd Cataclysmic Variables, cv's, bestaande uit een gewone ster in een binaire baan rond een witte dwergster, waar de massa van de normale ster langzaam op de witte dwerg valt. CV's bevatten meerdere soorten dubbelsterren, vaak met spectaculair gedrag. V Sge is de meest extreme van alle cv's, ongeveer 100 keer meer lichtgevend dan alle andere bekende CV's, en drijft een enorme stellaire wind aan, gelijk aan de winden van de meest massieve sterren voorafgaand aan hun dood. Deze twee extreme eigenschappen worden veroorzaakt door het feit dat de normale ster 3,9 keer massiever is dan de witte dwerg.

"In alle andere bekende CV's is de witte dwerg massiever dan de normale ster, dus V Sge is volkomen uniek, ’ zei Schäfer.

"Eerder, astronomen hebben V Sge bestudeerd, beseffen dat het een ongewoon systeem is met extreme eigenschappen, "zei Frank. "Echter, niemand had zich gerealiseerd dat de binaire baan erg snel in spiralen was."

Dit besef kwam van routinematige metingen van de helderheid van V Sge op oude luchtfoto's die nu zijn gearchiveerd in het Harvard College Observatory, het verstrekken van een gedetailleerde geschiedenis die teruggaat tot het jaar 1890.

Verrassend, V Sge is systematisch met een factor 10X helderder geworden, 2,5 grootheden, vanaf het begin van de jaren 1890 tot het laatste decennium. Dit ongekende gedrag werd bevestigd met archiefgegevens verzameld uit de database van de American Association of Variable Star Observers, AAVSO, met V Sge-verheldering met bijna een factor 10X, 2,4 grootheden, van 1907 tot de laatste jaren.

"V Sge wint exponentieel aan helderheid met een verdubbeling van de tijdschaal van 89 jaar, "zei Frank. "Deze opheldering kan alleen ontstaan ​​als de snelheid waarmee de massa van de normale begeleidende ster valt exponentieel toeneemt, uiteindelijk omdat de binaire baan snel in spiralen is."

"In afwachting van dit snelle verval van de baan, het lot van V Sge is bezegeld, " verklaarde Schaefer. "De kritische en eenvoudige fysica is afgeleid van V Sge waarbij de begeleidende ster veel massiever is dan de witte dwergster, waardoor de snelheid van massaoverdracht exponentieel stijgt. Vooruitlopend op de komende decennia, V Sge zal in een snel tempo in-spiralen met toenemende helderheid. onvermijdelijk, deze in-spiraal zal een climax bereiken waarbij het grootste deel van het gas in de normale ster op de witte dwerg valt, allemaal binnen de laatste weken en dagen. Deze vallende massa zal een enorme hoeveelheid zwaartekracht potentiële energie vrijgeven, een stellaire wind voortdrijven als nooit tevoren, en de systeemhelderheid te verhogen tot net onder die van supernova's op het hoogtepunt."

Deze explosieve gebeurtenis zal over een maand piekhelderheid hebben, waarbij twee sterren samensmelten tot één ster. Het eindresultaat van de fusie zal een enkele ster produceren met een gedegenereerde witte dwergkern, een waterstofbrandende laag, omgeven door een enorm gasomhulsel dat voornamelijk uit waterstof bestaat.

"Van deze kritische nieuwe input van de verdubbelende tijdschaal van 89 jaar, wordt het mogelijk om de toekomstige evolutie van V Sge direct te berekenen, allemaal met behulp van standaardvergelijkingen die de vele betrokken fysieke mechanismen beschrijven, ’ zei Schäfer.

De berekeningen geven een robuust antwoord op de helderheid met de in-spiraal fusie gebeuren voor de laatste fusie gebeurtenis zal rond het jaar 2083 zijn. "De onzekerheid in deze datum is ±16 jaar, voornamelijk ontstaan ​​door het niet hebben van een perfecte maat voor de verdubbelingstijdschaal vanwege de grote intrinsieke jitter van de helderheid in het historische record, "zei Frank. "Daarom, de fusie zal ongeveer tussen 2067 en 2099 zijn, hoogstwaarschijnlijk in het midden van dit bereik."

"Dus, V Sge zal verrassend helder aan de nachtelijke hemel verschijnen, zei Schäfer. "Dit is aanzienlijk helderder dan de helderste nova aller tijden (bij -0,5) iets meer dan een eeuw geleden, en de laatste keer dat een 'gastster' helderder leek, was Kepler's Supernova in het jaar 1604."

"Nu kunnen mensen over de hele wereld weten dat ze een wonderbaarlijke gastster een maand of zo zullen zien schitteren als de helderste aan de hemel, wordt gewezen door de pijl net onder Cygnus, de Zwaan, ’ zei Schäfer.