Gåtan om Nova HM Sagittae vilken efter 40 år fortfarande är lika ljusstark

 

Astronomer som analyserat  ny data från NASA:sRymdteleskopet Hubble och äldre data från det numera nedlagda SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) samt arkivdata från ett flertal andra teleskop för att åter analysera bilder från ett av de märkligaste dubbelstjärnsystemen i Vintergatan 40 år efter att det upptäcktes en ljusstark och nu långlivad nova därifrån. En nova är en stjärna som plötsligt ökar sin ljusstyrka enormt och sedan bleknar bort till sin tidigare obemärkthet vanligtvis inom en tid av några månader eller år.

Mellan april och september 1975 blev dubbelstjärnan HM Sagittae (HM Sge) som finns 3400 ljusår från oss 250 gånger ljusare. Ovanligt är att den inte bleknade bort snabbt som novor vanligtvis gör utan har behållit sin ljusstyrka i årtionden. På senare tid visar observationer att systemet blivit hetare men paradoxalt nog dock bleknat något i ljusstyrka.

HM Sge är en speciell typ av symbiotisk stjärna där en vit dvärgstjärna och en uppsvälld, stoftproducerande mycket stor stjärna befinner sig i en excentrisk bana runt varandra. Den  vita dvärgen (se länk där densiteten av vita dvärgar beskrivs) med sin enorma densitet  drar till sig gas  från den stora stjärnan. Gasen bildar en flammande het skiva runt den vita dvärgen, som oförutsägbart kan genomgå  spontana termonukleära explosioner när infallet av väte från stjärnan ökar tills det når en tipping point. Dessa fyrverkerieffekter mellan objekten fascinerar astronomer och ger insikter i fysiken och dynamiken bakom stjärnors utveckling i dubbelstjärnsystem av detta slag.

"1975 förändrades HM Sge från att vara en obestämbar stjärna till något som alla astronomer i fältet uppmärksammade som en nova och vid en viss tidpunkt avtog  aktiviteten", beskriver Ravi Sankrit vid Space Telescope Science Institute (STScI) i Baltimore. År 2021 använde Steven Goldman från STScI, Sankrit och medarbetare instrument på Hubble och SOFIA för att se vad som hade förändrats med HM Sge under de senaste 30 åren vid våglängder av ljus från infrarött till ultraviolett (UV).

2021 års ultravioletta data från Hubble visade en stark emissionslinje av högjoniserat magnesium som inte fanns i tidigare publicerat spektra från 1990. Dess närvaro visar att den uppskattade temperaturen av den vita dvärgen och ackretionsskivan ökat från mindre än 222000 grader celcius 1989 till mer än 250 000 grader celcius. Den högjoniserade magnesiumlinjen är en av många som ses i UV-spektrumet som analyserats och visar hur systemet förändrats under de senaste tre decennierna.

Med hjälp av data från NASA:s flygande teleskop SOFIA (fanns i ett flygplan) , som avställdes 2022, kunde teamet upptäcka vatten, gas och damm som flödade i och runt i systemet. Infraröda spektraldata visar att den stora stjärnan, som producerar stora mängder stoft, återgick till sitt normala beteende inom bara ett par år efter explosionen, men också att den försvagats under de senaste åren vilket är ytterligare en gåta som måste förklaras.

Med hjälp av SOFIA kunde astronomerna se vatten som rörde sig med en hastighet av cirka 18 kilometer per sekund, vilket de misstänker är hastigheten på den fräsande ackretionsskivan runt den vita dvärgen. Gasbron som förbinder jättestjärnan med den vita dvärgen sträcker sig för närvarande cirka 2 miljarder kilometer.

Teamet har också samarbetat med AAVSO (American Association of Variable Star Observers) för att samarbeta med amatörastronomer från hela världen vilka hjälper till att hålla koll på vad som sker på HM Sge. Deras a övervakning har avslöjat förändringar  sedan utbrottet för 40 år sedan.

– Symbiotiska stjärnor som HM Sge är sällsynta i vår galax och att bevittna en novaliknande explosion är ännu mer sällsynt. Denna unika händelse är en intressant källa för astrofysiker och  sträcker sig över årtionden, beskriver Steven Goldman från Science Institute (STScI) i Baltimore.

Bild https://hubblesite.org  illustratörs bild av novan i dubbelstjärnsystemet HM Sagittae.

Ett svart hål fluktuerade i ljusstyrka. Vad hände där?

Vad man i dag anser ät att alla galaxer i universum har ett svart hål i centrum eventuellt med undantag av mindre stjärnhopar. Men var gränsen går för svart hål eller ej är okänt.

Det finns en galax därute, 1ES 1927 +654 som befinner sig 275 ljusår bort. Även denna galax har ett svart hål i sitt centrum. Detta svarta hål har en storlek  av miljontals eller miljarder gånger större än vår sol (osäkert vilket). Hålet växer genom att konsumera gas som finns i dess accretion disk (skivan av gas och damm runt hålet se bild ovan).

Svarta hål i sig avger inte eller reflekterar ljus därför kan de inte ses direkt om det inte finns en accretiondisk omkring dem. Det är materialet i denna disk som dras in i det svarta hålet. All form av materia som kommit nära hålet över tid och fortfarande är på väg mot disken (skivan) försvinner efterhand in i det.

Ett ständigt inflöde av gas mm dras in mot det svarta hålet i galax 1ES 1927 +654. Det var inte länge sedan det härifrån sågs ett bleknade av ljuset med en faktor på 10000 i ca 40 dagar. Nästan omedelbart efter denna tid började ljusets styrka öka igen och cirka 100 dagar senare hade det blivit nästan 20 gånger ljusare än före nedtoningen. Något hade stängt ner ljuset och  strålningen för att sedan öka det 20 gånger starkare innan nedtoningen skedde.

 I en ny studie publicerad i Astrophysical Journal Letters lägger forskare fram hypotesen att en skenande stjärna kan ha kommit för nära det svarta hålet och slitits sönder. Om så varit fallet har snabbrörligt material från stjärnan kraschat genom en del av disken och gasen spritts vida omkring vilket kan förklara nedtoningen. När sedan stjärnan kollapsat i sina delar kan ljuset eller skenet ha blivit betydligt starkare än innan händelsen då mycket mer energi nu blivit följden i disken.

Händelseförloppet fick astronomen Ricci och hans kollegor att begärde uppföljning av övervakning av det svarta hålet från NASA: s  NICER ett röntgenteleskop ombord på den internationella rymdstationen ISS. Totalt observerade NICER systemet 265 gånger under 15 månader. Ytterligare röntgenövervakning erhölls med NASA: s Neil Gehrels Swift Observatory - som också observerade systemet i ultraviolett ljus - liksom NASA: s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) och ESA (Europeiska rymdorganisationen) XMM-Newton observatorium där även NASA är en part.

Ovan nämnda förklaring behöver inte vara enda förklaringen till händelsen astronomerna noterar att det kan finnas andra förklaringar. Ett anmärkningsvärt inslag i observationerna var att den totala nedgången i ljusstyrka inte var en långsam övergång.

 Från den ena dagen till den andra skedde stor förändring i röntgenfältet enligt observationen från NICER. På bara åtta timmar förändrades ljusstyrkan med en faktor på 100.

Tidigare observationen har visat på liknande scener i andra galaxer men då under en mycket längre tidsperiod av nedtoning. Så snabb nedtoning som här har aldrig tidigare uppmärksammats.

För min del (min anm.) ser jag stjärnteorin som troligast då händelseförloppet var snabbt. Men varför inte denna närmande stjärna då upptäckts tidigare är en gåta. Det kan dock berott på att inget teleskop haft systemet under uppsikt under en tid. En annan lösning kan vara ett stort förorenat gasmoln som kommit i vägen men som sedan dragits ner i disken eller farit vidare i periferin.

Bild från vikipedia på accretiondisken runt det svarta hålet i mitten i centrum av den elliptiska galaxen Messier 87. Från systemet ovan finns ingen bra bild på en disk och bilden ovan visar klart vad som menas med en accretiondisk.

Ny teori om ursprunget till det skiftande ljusstyrkeförändringar i stjärnsystemet RW Aur A (B)

RW Aur A är en ung stjärna och en del av ett binärt system innebärande att den cirklar runt en annan ung stjärna, RW Aur B. Dubbelstjärnsystemet finns 450 ljusår bort i Kuskens stjärnbild från oss räknat.  Båda stjärnorna är ungefär av samma massa som solen.

Under de senaste åren har astronomer observerat RW Aur A:s  ljusreglering (skiftande ljusstyrka över tid) under perioder och undrat över varför denna sker.

 Astronomer har sedan länge trott att det berott på kaosartade  processer i en ny stjärnas födelse. Detta då stjärnan (stjärnorna ) döljs till stor del i gas o stoff.

Men nu har fysiker från MIT (Massachusetts Institute of Technology ) mfl observerat stjärnan RW Aur A;s  existens med känsligare instrument (det är denna stjärna som ändrar sin ljusstyrka)  med hjälp av NASAS Chandra X-Ray Observatory.

De anser sig nu ha hittat bevis för vad som orsakar ljusskiftningarna.

En kollision mellan två nybildade planeter som krockat och vars rester faller in i RW Aur A och resulterat i det gas- och stoffmoln vilket finns i området.

”Datorsimuleringar har länge förutspått att planeter kan falla in i en ung stjärna, men vi har aldrig tidigare konstaterat det”, säger Hans Moritz Guenther, forskare i MIT: s Kavli Institutet för astrofysik och rymdforskning, som lett studien.

 ”Om vår tolkning av data är korrekt, skulle detta vara första gången vi direkt observerat en ung stjärna som slukar rester av en planet eller planeter” säger Guenther.

Den teori för ljusreglering vid denna händelse som ses som mest trolig är enligt Guenther att det skapas överskott av järn när två knappt färdiga  planeter, kolliderar och då skapar detta  tjocka  moln av partiklar.

 Om då en eller båda planeter delvis består av järn vilket träffar stjärnan kan detta material tillfälligt dölja en del av stjärnans ljus.

Nog sker mycket däruppe över våra huvuden långt därute som vi nu börjar förstå. Men ofta ger ett svar nya frågor att besvara och mycket, oräkneligt mycket, finns kvar att försöka förstå, om vi kan ställa de rätta frågorna att arbeta utefter dessa utan att hamna i motsägelser.

Bild på platsen där dessa objekt finns.

Plutos ljusstyrka varierar. Troligen är orsaken gravitationen.

Kan gravitationen vara orsaken till Plutos varierande ljusstyrka utåt? Kanske enligt en del forskare idag.

Atmosfärsgravitationsvågor kallar forskare det och dessa har upptäckts på både Mars och Jorden och troligast är det samma fenomen som sker i Plutos kväveatmosfär.

30% skillnad i ljusstyrka kan uppstå medan atmosfärtjockleken inte förändras som förklaring. Däremot varifrån ljuset kommer och här har bergsformationer en del av förklaringen av fenomenet.

Atmosfärsdiset rör sig över ytans struktur och bergsformationer. Denna rörelse ger effekter av olika ljusstyrka och kan förklaras som ovanstående atmosfärsgravitationsvågor svepande runt ytans skikt.

En supernova med en omöjligt stark ljusstyrka upptäcktes för ett tag sedan. Det omöjliga fysiskt ser ut att vara möjligt.

När stjärnor av ålderdom exploderar i en nova eller ibland beroende på storlek supernova kan ett starkt ljussken ses i rymden.

Men den nu upptäckta novan är inte en supernova utan en otrolig nästan omöjlig att förstå supersupernova. Ljuset från denna nova är 470 miljarder starkare än skenet från vår sol eller 20 gånger ljusstarkare än alla miljarder stjärnor som finns i vår Vintergata tillsammans.

Novan finns ca 3,8 miljarder ljusår bort från oss.  Det är därför mycket länge sedan ljuset från händelsen sändes ut. Ungefär under samma tid som när Jorden bildades.

Explosionen ses ha skapat ett objekt i mitten av händelsen vilket nu forskare försöker förstå, vad det är de ser. Frågan är bara vad är eller ser det ut på platsen i nutid 3,8 miljarder år senare? Vi under söker ju vad som hände för miljarder år sedan inte nutiden.

Novan har fått namnet ASASSN-15lh vilken finns i stjärnbilden  Indianen på södra stjärnhimlen.