Astronomové objevili nový druh hvězdné exploze, říkají mu mikronova

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře (ESO2207, 20. dubna 2022)

"Objevili jsme a poprvé popsali hvězdná zjasnění, která na základě množství uvolněné energie označujeme termínem mikronova," říká astronom Simone Scaringi (Durham University, UK), vedoucí autor studie, jejíž výsledky byly publikovány v časopise Nature. "Jev je výzvou pro naše chápání vzniku a průběhu termojaderných vzplanutí na hvězdách. Domnívali jsme se, že to víme, ale tento objev předkládá zcela nový způsob, jak k nim může docházet," upozorňuje Scaringi.     

Přes své označení produkují mikronovy velké množství energie, jsou však relativně slabé v astronomických měřítcích. Ve srovnání s novami, které astronomové znají po staletí, jsou asi milionkrát slabší. Oba typy explozí probíhají na vyhořelých hvězdách typu bílý trpaslík, jejichž hmotnost je srovnatelná se Sluncem, ale velikost se Zemí.      

Pokud je bílý trpaslík součástí těsného systému s běžnou hvězdou, může docházet k přenosu hmoty  ze souputníka. Jak plyn (jedná se především o vodík) dopadá na žhnoucí povrch bílého trpaslíka, kde dojde k zažehnutí fúzní reakce, při které se vodík explozivně přeměňuje na hélium. V případě novy dochází k termojaderné explozi na celém povrchu. "Pří výbuchu novy dojde k tomu, že se celý povrch bílého trpaslíka zažehne a jasně září po několik týdnů," vysvětluje spoluautorka práce Nathalie Degenaar (University of Amsterdam, Nizozemí).

Mikronovy jsou podobné, jsou však slabší a probíhají rychleji - běžně trvají jen několik hodin. Dochází k nim u některých bílých trpaslíků, kde silné magnetické pole dopravuje hmotu do blízkosti magnetických pólů. "Poprvé jsme pozorovali, že k termojaderné reakci může dojít na povrchu jen lokálně. Vodík může být shromážděn poblíž magnetických pólů některých bílých trpaslíků, a proto k fúzi dojde pouze v omezeném prostoru", vysvětluje spoluautor studie Paul Groot (Radboud University in the Netherland).

"To vede k fúzní mikro-explozi, která je asi milionkrát slabší než typická nova, proto označení mikronova," doplňuje Groot. Ačkoliv podle slova 'mikro' bychom mohli dospět k závěru, že se jedná o slabé jevy, není tomu tak: jedno takové vzplanutí může přeměnit asi 20 trilionů kg (2.10¹⁹ kg) vodíku. Zhruba takovou hmotnost má například planetka Juno, jeden z velkých objektů hlavního pásu asteroidů Sluneční soustavy. [1]

Mikronovy jsou nově rozpoznaný jev, který může být mnohem častější, než se dnes zdá, a který představuje výzvu pro naše chápání hvězdných explozí. "Opět to ukazuje, jak dynamický vesmír je. Tyto jevy mohou být ve skutečnosti poměrně běžné, ale protože jsou tak rychlé, bylo až dosud obtížné je zachytit," upozorňuje Simone Scaringi.

Vědci si poprvé povšimli těchto záhadných mikro-explozí při analýze dat ze satelitu TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite, NASA). "Během prohlížení údajů z družice TESS jsme zaznamenali něco neobvyklého: jasný záblesk ve viditelném světle trvající několik hodin. Při podrobnějším pátrání jsme nalezli několik podobně vypadajících signálů," popisuje Nathalie Degenaar.

Týmu se podařilo dohledat pozorování tří mikronov zaznamenaných družicí TESS. Dvě exploze se vyskytly u již známých bílých trpaslíků, potvrzení třetího případu si však vyžádalo dodatečná pozorování přístrojem X-shooter a dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope).

"Pomocí dalekohledu ESO/VLT jsme zjistili, že všechny tyto záblesky mají na svědomí bílí trpaslíci," říká Nathalie Degenaar. "Toto pozorování proto bylo zásadní při interpretaci našich výsledků a pro samotný objev explozí mikronov," upozorňuje Simone Scaringi.  

Do repertoáru známých hvězdných explozí tak nově přibyly mikronovy. Členové týmu by nyní rádi pořídili záznamy dalších případů těchto obtížně polapitelných jevů, což ale vyžaduje přehlídku rozsáhlých oblastí oblohy a okamžité provedení následných pozorování. "Rychlá reakce dalekohledů, jako je například New Technology Telescope Evropské jižní observatoře, a souprava na něm dostupných přístrojů, nám umožní odhalit další podrobnosti o povaze těchto záhadných mikroexplozí," dodává Scaringi.

Poznámky

[1] V ČR používáme dlouhou škálu: 1 milion = 10⁶, 1 bilion = 10¹², 1 trilion = 10¹⁸.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku "Localised thermonuclear bursts from accreting magnetic white dwarfs" (doi: 10.1038/s41586-022-04495-6)  uveřejněném v časopise Nature. Článek "Triggering micronovae through magnetically confined accretion flows in accreting white dwarfs" popisující následná pozorování byl přijat k publikaci v časopice Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: S. Scaringi  (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, UK [CEA]), P. J. Groot (Department of Astrophysics, Radboud University, Nijmegen, Nizozemí [IMAPP], South African Astronomical Observatory, Cape Town, Jihoafrická republika [SAAO] a Department of Astronomy, University of Cape Town, Jihoafrická republika [Cape Town]), C. Knigge (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Southampton, UK [Southampton]), A. J. Bird (Southampton), E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), D. A. H. Buckley (SAAO, Cape Town, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, Jihoafrická republika), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico), N. D. Degenaar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Nizozemí), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Naples, Itálie), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Iłkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Nicolaus Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences, Varšava, Polsko a Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS et Sorbonne Universités, Paris, Francie), C. Littlefield (Department of Physics, University of Notre Dame, USA a Department of Astronomy, University of Washington, Seattle, USA [UW]), C. F. Manara (European Southern Observatory, Garching, Německo [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), F. X. Timmes (School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Arizona, USA; Joint Institute for Nuclear Astrophysics - Center for the Evolution of the Elements, USA).

Evropská jižní observatoř (ESO) umožňuje vědcům z celého světa objevovat tajemství vesmíru ku prospěchu všech. Navrhujeme, stavíme a provozujeme pozemní observatoře světové úrovně, které astronomové využívají k řešení vzrušujících otázek a šíření fascinace astronomií. Podporujeme mezinárodní spolupráci v astronomii. ESO byla založena jako mezivládní organizace v roce 1962 a dnes ji tvoří 16 členských států  – Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie – a dvojice strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. Ústředí ESO, návštěvnické centrum a planetárium ESO Supernova, se nachází v blízkosti Mnichova v Německu, zatímco chilská poušť Atacama, úžasné místo s jedinečnými podmínkami pro pozorování oblohy, hostí naše dalekohledy. ESO provozuje tři observatoře: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na hoře Paranal jsou to dalekohled VLT (Very Large Telescope) a interferometr VLTI (Very Large Telescope Interferometer), stejně jako dva přehlídkové teleskopy – VISTA pracující v infračervené oblasti a VST (VLT Survey Telescope) pro viditelné světlo. Na Observatoři Paranal bude ESO také hostit a provozovat pole teleskopů CTAS (Cherenkov Telesope Array South) pro detekci Čerenkovova záření v atmosféře - největší a nejcitlivější observatoř gama záření na světě. Společně s mezinárodními partnery provozuje ESO teleskopy pro milimetrovou a submilimetrovou oblast APEX a ALMA pracující na planině Chajnantor. Na hoře Cerro Armazones poblíž Paranalu stavíme nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled, Extremly Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“. Z našich kanceláří v Santiagu řídíme naši činnost v Chile a spolupráci s místními partnery a veřejností.

Odkazy

• vědecký článek (Nature)
• vědecký článek popisující následná pozorování (MNRAS)
• snímky dalekohledu VLT
• pro novináře: tiskové zprávy pod embargem ve vašem jazyce (REGISTRACE)
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Petr Kabáth; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika
Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Email: j.srba@seznam.cz

Simone Scaringi; Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University; Durham, UK; Tel.: +44 191-3345067; Email: simone.scaringi@durham.ac.uk

Nathalie Degenaar; Anton Pannekoek Institute, University of Amsterdam; Amsterdam, The Netherlands; Tel.: +31 20 525 3994; Email: degenaar@uva.nl

Paul Groot; Department of Astrophysics, Radboud University; Nijmegen, The Netherlands; Email: pgroot@astro.ru.nl

Bárbara Ferreira; ESO Media Manager; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: press@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO2207 - 20. dubna 2022