Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31

Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31

Zpracovaný snímek galaxie M 81 s označenými polohami nov objevených Kamilem Hornochem 5. května 2009. Dvojice úseček směřuje vždy k pozici novy.
Autor: Kamil Hornoch

Kamil Hornoch z ASU je ukázkovým případem, jak mohou amatérští astronomové konkurovat profesionálům (k nimž se Kamil dnes také řadí). V roce 2002 si našel „skulinku na trhu“ a začal se zabývat systematickým vyhledáváním nov v blízké galaxii M 31 v Andromedě a stal se v tomto oboru nesmírně úspěšným. Dnes se svými spolupracovníky hlídá i několik dalších blízkých galaxií, zejména pak M 81 ve Velké medvědici, a zde nemá konkurenta. V roce 2014 formou Astronomického telegramu oznámil objev 34 možných nov v galaxiích mimo naši, a jen za polovinu letošního roku má již 15 objevů. Za zmínku jistě stojí, že Kamil je k polovině roku 2015 objevitelem celkově přes 290 nov v cizích galaxiích. Některé z nich jsou velmi zajímavými exempláři, a to zejména ty rekurentní.

Novy jsou zvláštní kategorií tzv. kataklyzmických dvojhvězd, tedy dvojhvězdného systému s jednou kompaktní komponentou. V případě nov jde o bílého trpaslíka, na něhož z méně vyvinuté složky přetéká hmota přes librační bod. Jakmile přesáhne hmotnost akreované obálky mez stability, překotně se zapálí termonukleární reakce v atmosféře bílého trpaslíka a hvězda krátce výrazně zazáří – v maximu jasnosti je typicky desettisíckrát jasnější oproti klidovému stavu. Na pozemské obloze pozorujeme klasickou novu. Překročí-li hmotnost bílého trpaslíka a obálky Chandrasekharovu mez (přibližně 1,4 hmotnosti Slunce), trpaslík náhle gravitačně zkolabuje, exploze prostoupí celou hvězdu a pozorujeme supernovu typu Ia. Ta vede k destrukci trpaslíka.

Explozi novy však bílý trpaslík obvykle přežije. Jakmile se materiál v obálce vyčerpá, termojaderná reakce pohasne, jasnost hvězdy se vrátí k normálu a začíná opět pomalá fáze ukládání materiálu přitékajícího z dárcovské hvězdy. Již takto z náhledu věci je zřejmé, že k výbuchu novy by mělo docházet v daném systému opakovaně a to tak dlouho, dokud je k dispozici materiál přicházející ze sekundární složky vyplňující svůj Rocheův lalok nebo dokud není trpaslík zničen. Problémem je, že odhadnuté časy nutné pro znovudosažení potřebného limitu jsou v řádu tisíců až milionů let, tedy déle než sahá pozorovatelská zkušenost lidstva. Jsou ovšem i exempláře, u nichž tento jev probíhá opakovaně v kratších časových škálách, v desítkách až stovkách let. Pokud se opakují po méně než 100 letech, označíme takové za rekurentní novy. Aby bylo možné rychlé opakování překotné termojaderné fúze, je po teoretické stránce nutné, aby bílý trpaslík měl hmotnost blízkou Chandrasekharovu limitu a navíc rapidní přítok hmoty ze sousední hvězdy, v řádu 10-7 až 10-8 hmotností Slunce za rok.

Zatímco v naší Galaxii máme z moderní éry informace o stovkách klasických nov, těch rekurentních je známo pouze deset. Pozorování nov v naší vlastní Galaxii jsou však ztížena tím, že se do Galaxie díváme „z boku“, takže mezihvězdný prach nám neumožní dohlédnout příliš daleko a nemáme tak dokonalý přehled o dění v celé Galaxii. Naproti tomu blízká galaxie M 31 leží téměř v ideální orientaci (vidíme celý disk) dostatečně blízko na to, abychom v ní mohli rozlišit jednotlivé hvězdy – a tedy i jednotlivé novy. V současnosti je v M 31 katalogizováno více než 900 nov a v tomto počtu je tak tato galaxie lepším kandidátem pro vyhledávání rekurentních nov než náš vlastní hvězdný ostrov.

Vzhledem k již zmíněné specializaci K. Hornocha z ASU na novy v M 31 (dlužno podotknout, že Kamil je jinak universálním pozorovatelem operujícím jak 0,65m dalekohled v Ondřejově tak 1,54m Dánský dalekohled v Chile především s cílem časově rozlišené fotometrie planetek) není tedy až tak velkým překvapením, že se vyjma autorství již zmíněných Astronomických telegramů objevil v posledním roce v seznamu autorů i tří prací vydaných v prestižních astronomických odborných časopisech, které se zabývají rekurentními novami v M 31.

Dva z těchto článků zevrubně analyzovaly jeden zajímavý exemplář s katalogovým označením M31N 2008-12a. Její výjimečnost je zejména v tom, že k zažehnutí novy dochází s periodou velmi blízkou pouhému jednomu roku! Tedy každý rok (v těchto letech na podzim) v tomto systému dojde k překročení potřebné meze a překotné termojaderné reakci. Ta je velmi rychlá, nova se do původního stavu dostává za pouhé tři týdny (zářivý výkon poklesne na šestinu za pouhé dva dny). Podle provedených analýz a dohledání předchůdce na snímcích z Hubbleova dalekohledu se zdá, že jde nejspíše o bílého trpaslíka s hmotností 1,38 hmotnosti Slunce a přítokem hmoty ze sekundáru rychlostí 3,6×10-7 hmotnosti Slunce za rok. Průvodcem je nejspíš vyvinutá hvězda ve stádiu červeného obra, nedá se ale vyloučit ani scénář s přítomnosti podobří složky. Vzhledem k opakování jevu s železnou pravidelností se podařilo očekávaný výbuch v říjnu 2014 pozorovat se zpožděním pouhého necelého dne. Po každém výbuchu se od epicentra šíří vlna materiálu rychlostí kolem 2600 km/s, což je mnohem méně, než se v podobných situacích očekává. Navíc postupující obálka znatelně zpomaluje o cca 280 km/s každý den, což je zřejmě způsobeno přítomností cirkumstelárního materiálu, jehož původ je nejspíš ve hvězdném větru sekundární složky. Přítomnost „mlhavosti“ na snímcích pořízených ve vodíkové čáře Hα tomuto scénáři přisvědčuje.

O systému  M31N 2008-12a tedy máme až překvapivě mnoho informací s ohledem na to, že se jedná o systém v jiné galaxii. A další informace se čekají. To až ke konci tohoto roku dojde k dalšímu vzplanutí, na které bude čekat celá armáda pozemních dalekohledů (ondřejovské nevyjímaje), tak i těch na oběžné dráze včetně HST (avšak viz poznámka dole).

M31N 2008-12a však není jedinou rekurentní novou známou v M 31, o čemž pojednává třetí článek, jehož je K. Hornoch spoluautorem. Z provedené studie vyplývá, že z 964 nov známých ke konci roku 2013 jich dvanáct je nejspíše rekurentních a další čtyři systémy jsou z rekurence silně podezřelé. Statisticky tedy vychází, že kolem 4 % nov pozorovaných v posledním století v M 31 jsou novy rekurentní. Autoři provedli dodatečnou Monte Carlo simulaci a odhadli efektivitu použitého vyhledávacího algoritmu, která vychází velmi malá, kolem pouhých 10 % (tedy devět z deseti rekurentních nov by při použitém přístupu nebylo odhaleno).

Pokud tato dvě čísla extrapolujeme zjistíme, že v M 31 je přinejlepším každá třetí nova rekurentní s časem opakování menším než 100 let. Pro myslitelné parametry dvojhvězdných systémů to znamená, že rekurentní novy nejspíše nepřispívají příliš ke vzniku supernov typu Ia (odhadem z tohoto scénáře pochází asi 2 % supernov Ia v galaxii jako je M 31), favorizovaným scénářem vzniku supernov typu Ia se tedy podle této práce stává srážka dvou bílých trpaslíků.

Takový závěr má větší dopad než se zdá. Kdyby totiž supernovy Ia vznikaly z rekurentních nov, došlo by k jejich zážehu při stejné hmotnosti materiálu a tedy i celková svítivost takových supernov by měla být pro všechny jevy srovnatelná. To je základní předpoklad tzv. standardní svíčky, metody používané v kosmologii pro určování vzdáleností. Právě s využitím supernov typu Ia jako standardních svíček bylo mimo jiné odhaleno zrychlené rozpínání vesmíru. Při srážkách dvou bílých trpaslíků ale může být hmotnost v okamžiku zážehu různá, z čehož vyplývá i různá svítivost. Takové objekty by však jako standardní svíčky byly jen obtížně použitelnými, resp. určené vzdálenosti by byly zatíženy značnou nejistotou a stejně nejistými by se staly i závěry s jejich pomocí učiněné.

A tak se zdá, že činnost, s kterou začínal K. Hornoch jako amatér, může pomoci získat odpovědi na základní otázky dotýkající se struktury a vývoje celého vesmíru.

Poznámka: Těsně před vydáním této zprávy se astronomové dočkali. Rekurentní nova M31N 2008-12a opět zjasnila, jako první oznámili objev astronomové z Havaje 28. srpna 2015. Jedná se tedy již o celkově osmou pozorovanou erupci tohoto systému. Na jejím sledování se samozřejmě podíli i Kamil Hornoch a jeho kolegové, o čemž svědčí např. Astronomický telegram č. 7969. Erupci vůbec poprvé pozoruje i Hubblův kosmický dalekohled.

Reference:
Darnley, M. J. a kol., A remarkable recurrent nova in M31: Discovery and optical/UV observations of the predicted 2014 eruption, Astronomy & Astrophysics (2015) přijato, arXiv:1506.04202
Darnley, M. J. a kol., A remarkable recurrent nova in M 31: The optical observations, Astronomy & Astrophysics 563 (2014) id.L9, arXiv:1401.2905
Shafter, A. W. a kol., Recurrent Novae in M31, Astrophysical Journal Supplement 216 (2015) article id. 34, arXiv:1412.8510


Kontakt:
Kamil Hornoch, kamil.hornoch@asu.cas.cz



Převzato: Astronomický ústav AV ČR



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: M31, Nova


39. vesmírný týden 2016

39. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 26. 9. do 2. 10. 2016. Měsíc bude v novu. Venuše, Mars a Saturn najdeme večer stále jen nízko nad obzorem. Neptun a Uran můžeme pozorovat celou noc. Na ranní obloze můžeme před svítáním pozorovat kužel zvířetníkového světla do něhož před východem Slunce stoupá planeta Merkur a bude zde také srpek Měsíce.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Pradědovy Perseidy 2016

Píše se rok 258, 10. srpen. Na rošt nad horké uhlí je položen správce chrámové pokladny před několika dny popraveného papeže Sixta II a je opékán zaživa. Po chvíli volá: „Z jedné strany jsem již opečený, pokud mě chcete mít dobře udělaného, je čas mě otočit na druhou stranu.“ Toto utrpení podstoupil

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

ISS

Stanice ISS nízko nad JV obzorem,začínají večerní přelety nad ČR.

Další informace »