Onderzoekers van de Keele University en een internationaal team van astronomen hebben voor het eerst gerapporteerd dat een witte dwerg en een bruine dwerg met elkaar in botsing kwamen in een 'glorie van glorie' die in 1670 op aarde werd waargenomen.

Met behulp van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chili, vonden de astronomen bewijs dat een witte dwerg (de overblijfselen van een zonachtige ster aan het einde van zijn leven) en een bruine dwerg (een mislukte ster zonder voldoende massa om thermonucleaire fusie in stand te houden) met elkaar in botsing kwamen in een kortstondige gloed van glorie die werd in 1670 op aarde gezien als Nova Cygni - 'een nieuwe ster onder de kop van de zwaan'. Het verscheen abrupt als een ster zo helder als die in de ploeg, dat langzaam vervaagde, verscheen weer, en verdween uiteindelijk uit het zicht.

Moderne astronomen die de overblijfselen van deze kosmische gebeurtenis bestudeerden, dachten aanvankelijk dat het werd veroorzaakt door het samensmelten van twee hoofdreekssterren op hetzelfde evolutionaire pad als onze zon. Deze nova werd lange tijd "Nova Vulpeculae 1670" genoemd, " en werd later bekend als CK Vulpeculae. Echter, we weten nu dat CK Vulpeculae niet was wat we vandaag zouden omschrijven als een nova, maar was, in feite, de samensmelting van twee sterren - een witte dwerg en een bruine dwerg.

Door het puin van deze explosie te bestuderen, die vandaag verschijnt als dubbele ringen van stof en gas die lijken op een zandloper met een compact centraal object, het onderzoeksteam concludeerde dat een bruine dwerg versmolten met een witte dwerg. Professor Nye Evans, Hoogleraar astrofysica aan de Keele University en co-auteur van de in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , verklaart, "CK Vulpeculae werd in het verleden beschouwd als de oudste 'oude nova'. Echter, de waarnemingen van CK Vulpeculae die ik in de loop der jaren heb gedaan met telescopen op de grond en in de ruimte, overtuigden me ervan dat dit geen nova was. Iedereen wist wat het niet was, maar niemand wist wat het was. Maar een of andere geweldige fusie leek de beste keuze. Met onze ALMA-waarnemingen van de prachtige stoffige zandloper en de kromgetrokken schijf, plus de aanwezigheid van lithium en eigenaardige isotopen-abundanties, de puzzel paste in elkaar:in 1670, een bruine dwergster werd versnipperd en op het oppervlak van een witte dwergster gedumpt, wat leidde tot de uitbarsting van 1670 en de zandloper die we vandaag zien."

Het team van Europese, Amerikaanse en Zuid-Afrikaanse astronomen gebruikten de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array om de overblijfselen van de fusie te onderzoeken en rapporteerden enkele interessante bevindingen. Door het licht van twee verder verwijderde sterren te bestuderen terwijl ze door de stoffige overblijfselen van de samensmelting schijnen, de onderzoekers waren in staat om de veelbetekenende handtekening van het element lithium te detecteren, die gemakkelijk wordt vernietigd in stellaire interieurs.

Dr. Stewart Eyes, plaatsvervangend decaan van de Faculteit Informatica, Engineering and Science aan de University of South Wales en hoofdauteur van het papier, zegt, "Het materiaal in de zandloper bevat het element lithium, normaal gesproken gemakkelijk vernietigd in stellaire interieurs. De aanwezigheid van lithium, samen met ongebruikelijke isotopenverhoudingen van de elementen C, N, O, geven aan dat een astronomisch kleine hoeveelheid materiaal, in de vorm van een bruine dwergster, stortte neer op het oppervlak van een witte dwerg in 1670, leidend tot thermonucleaire verbranding, een uitbarsting die leidde tot de opheldering gezien door de kartuizer monnik Anthelme en de astronoom Hevelius, en in de zandloper die we vandaag zien."

Professor Albert Zijlstra, van de School of Physics &Astronomy van de University of Manchester, co-auteur van de studie, zegt, "Stellaire botsingen zijn de meest gewelddadige gebeurtenissen in het universum. De meeste aandacht gaat naar botsingen tussen neutronensterren, of tussen twee witte dwergen - die een supernova kunnen veroorzaken - en botsingen tussen sterren en planeten. Maar het is zeer zeldzaam om daadwerkelijk een botsing te zien, en waar we denken dat er een plaatsvond, het is moeilijk om te weten wat voor soort sterren in botsing zijn gekomen. De botsing hier is een nieuwe, niet eerder overwogen of ooit eerder gezien. Dit is een buitengewoon opwindende ontdekking."

Professor Sumner Starrfield, Regents' hoogleraar astrofysica aan de Arizona State University zegt:"De witte dwerg zou ongeveer 10 keer massiever zijn geweest dan de bruine dwerg, dus als de bruine dwerg in de witte dwerg wentelde, zou hij uit elkaar zijn gescheurd door de intense getijdekrachten die door de witte dwerg werden uitgeoefend. Toen deze twee objecten met elkaar in botsing kwamen, ze morsten een cocktail van moleculen en ongewone elementisotopen. Deze organische moleculen, die we met ALMA konden detecteren, meetbaar uitgebreid naar de omgeving, het leveren van overtuigend bewijs van de ware oorsprong van deze ontploffing. Het is voor het eerst dat een dergelijke gebeurtenis definitief is vastgesteld. Intrigerend, de zandloper is ook rijk aan organische moleculen zoals formaldehyde (H ₂ CO), methanol (CH ₃ OH) en methaanamide (NH ₂ CHO). Deze moleculen zouden niet overleven in een omgeving die kernfusie ondergaat en moeten zijn geproduceerd in het puin van de explosie. Dit geeft verdere ondersteuning voor de conclusie dat een bruine dwerg stierf in een ster-op-ster-botsing met een witte dwerg."

Aangezien de meeste sterrenstelsels in de Melkweg dubbelster zijn, stellaire botsingen zijn niet zo zeldzaam, merken de astronomen op. Professor Starrfield zegt:"Dergelijke botsingen zijn waarschijnlijk niet zeldzaam, en dit materiaal zal uiteindelijk deel gaan uitmaken van een nieuw planetenstelsel, wat inhoudt dat ze mogelijk al de bouwstenen van organische moleculen bevatten terwijl ze zich vormen."