Komunikat prasowy

Astronomowie odkryli nowy rodzaj gwiezdnych eksplozji: mikronowe

20 kwietnia 2022

Dzięki pomocy należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) teleskopu VLT, zespół astronomów zaobserwował nowy typ gwiezdnej eksplozji – mikronową. Te wybuchy następują na powierzchni odpowiednich gwiazd, a każda z nich może spalić w zaledwie kilka godzin materiał odpowiadający około 3,5 miliarda Piramid Cheopsa z Gizy.

„Po raz pierwszy odkryliśmy i zidentyfikowaliśmy coś co nazywamy mikronową” wyjaśnia Simone Scaringi, astronom na Durham University w Wielkiej Brytanii, który kierował badaniami tych eksplozji, opublikowanymi dzisiaj w Nature. „Zjawisko stanowi wyzwanie dla naszego zrozumienia, w jaki sposób zachodzą eksplozje termonuklearne w gwiazdach. Sądziliśmy, że znamy ten proces, ale nowe odkrycie proponuje zupełnie nowy sposób ich osiągnięcia” dodaje naukowiec.

Mikronowe są skrajnie potężnymi zdarzeniami, ale w astronomicznych skalach są małe. Są znacznie mniej energetyczne niż gwiezdne wybuchy znane jako nowe, o których astronomowie wiedzą od stuleci. Oba typy eksplozji zachodzą w przypadku białych karłów, umarłych gwiazd o masach około połowy masy Słońca, ale rozmiarami tak małych, jak Ziemia.

W układzie dwóch gwiazd, biały karzeł może kraść materię, głównie wodór, od swojego towarzysza, jeśli znajdują się wystarczająco blisko siebie. Gdy gaz spada na bardzo gorącą powierzchnię białego karła, wzbudza atomy wodoru do wybuchowej fuzji w hel. W nowych te wybuchy termojądrowe zachodzą na całej powierzchni gwiazdy. „Tego typu detonacje powodują, że przez kilka tygodni cała powierzchnia białego karła spala się i jasno świeci” wyjaśnia współautorka Nathalie Degenaar, astronom na University of Amsterdam w Holandii.

Mikronowe są podobnymi wybuchami, ale o mniejszej skali i szybszymi, trwają zaledwie kilka godzin. Zdarzają się na niektórych białych karłach z silnym polem magnetycznym, które ściągają materię w stronę biegunów magnetycznych gwiazdy. „Po raz pierwszy widzieliśmy, że fuzja wodoru może zdarzać się także w sposób lokalny. Paliwo wodorowe może znajdować się u podstawy biegunów magnetycznych niektórych białych karłów, tak iż fuzja zachodzi jedynie na biegunach magnetycznych” mówi Paul Groot, astronom na Radboud University w Holandii, współautor badań. 

„Prowadzi to do wybuchu bomb jądrowych, które mają moc około jednej milionowej wybuchu nowej – stąd nazwa mikronowa” kontynuuje Groot. Chociaż „mikro” może sugerować, że wydarzenia te są małe, nie dajmy się zmylić: zaledwie jeden z takich wybuchów mógłby spalić około 20 trylionów kilogramów materiału, albo około 3,5 miliarda Piramid Cheopsa z Gizy [1]. 

Mikronowe stanowią wyzwanie dla zrozumienia gwiezdnych eksplozji przez astronomów i mogą być powszechniejsze niż do tej pory sądzono. „To pokazuje, jak dynamiczny jest Wszechświat. Wydarzenia tego typu mogą być całkiem powszechne, ale ponieważ są szybkie, trudno je uchwycić w akcji” wyjaśnia Scaringi.

Grupa badawcza natrafiła na tajemnicze mikroeksplozje podczas analizowania danych z NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). „Sprawdzając kolekcję danych astronomicznych z należącego do NASA teleskopu TESS, odkryliśmy coś nietypowego: jasny błysk światła optycznego trwający kilka godzin. Dalsze poszukiwania pokazały kilka kolejnych podobnych sygnałów” mówi Degenaar.

Badacze zaobserwowali trzy mikronowe przy pomocy TESS: dwie od znanych białych karłów, natomiast trzecia wymagała dodatkowych obserwacji przy pomocy instrumentu X-shooter na należącym do ESO teleskopie VLT, aby potwierdzić status białego karła.

„Z pomocą Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) odkryliśmy, że wszystkie te błyski optyczne zostały wytworzone przez białe karły” wskazuje Degenaar. „Te obserwacje były kluczowe w interpretacji naszych wyników i dla odkrycia mikronowych” dodaje Scaringi.

Okrycie mikronowych wzbogaca repertuar znanych gwiezdnych eksplozji. Naukowcy chcieliby teraz znaleźć więcej tych ulotnych wydarzeń, co wymaga wielkoskalowych przeglądów nieba i szybkich pomiarów typu follow-up. „Szybka reakcja teleskopów takich, jak VLT lub Teleskop Nowej Technologii (NTT), który również należy do ESO, oraz zestaw dostępnych instrumentów, pozwolą nam na ujawnienie dalszych szczegółów na temat tego czym są tajemnicze mikronowe" podsumowuje Scaringi.

Uwagi

[1] Trylion oznacza milion bilionów (1 000 000 000 000 000 000 lub 10¹⁸), bilion oznacza milion milionów (1 000 000 000 000 lub 10¹²), a miliard to tysiąc milionów (1 000 000 000 lub 10⁹). Proszę zwrócić uwagę, że angielska terminologia różni się w tych określeniach od polskiej (polski "miliard", to w języku angielskim "billion", a polski "bilion" to w angielskim "trillion"). W niniejszym tłumaczeniu stosujemy oczywiście skalę polską. Waga Wielkiej Piramidy z Gizy w Kairze w Egipcie (znanej także jako Piramida Cheopsa lub Piramida Chufu) to około 5 900 000 000 kg.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. „Localised thermonuclear bursts from accreting magnetic white dwarfs” (doi: 10.1038/s41586-022-04495-6), który ukaże się w Nature. Dodatkowa informacja, zatytułowana „Triggering micronovae through magnetically confined accretion flows in accreting white dwarfs” została przyjęta do druku w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Skład zespołu badawczego artykułu w Nature: S. Scaringi (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Wielka Brytania [CEA]), P. J. Groot (Department of Astrophysics, Radboud University, Nijmegen, Holandia [IMAPP] oraz South African Astronomical Observatory, Cape Town, RPA [SAAO] oraz Department of Astronomy, University of Cape Town, RPA [Cape Town]), C. Knigge (School of Physics and Astronomy, University of Southampton, Southampton, Wielka Brytania [Southampton]), A.J. Bird (Southampton) , E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, Wielka Brytania), D. A. H. Buckley (SAAO, Cape Town, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, RPA), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Meksyk), N. D. Degenaar (Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Holandia), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Naples, Włochy), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Iłkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika, Polska Akademia Nauk, Warszawa, Polska oraz Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS et Sorbonne Universités, Paris, Francja), C. Littlefield (Department of Physics, University of Notre Dame, USA oraz Department of Astronomy, University of Washington, Seattle, USA [UW]), C. F. Manara (European Southern Observatory, Garching, Niemcy [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).

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) umożliwia naukowcom na odkrywanie tajemnic Wszechświata z korzyścią dla nas wszystkich. Projektujemy, budujemy i zarządzamy światowej klasy obserwatoriami naziemnymi – których astronomowie używają do odpowiadania na ciekawe pytania i szerzenia fascynacji astronomią – a także promujemy międzynarodową współpracę w astronomii. Ustanowione w 1962 roku jako organizacja międzynarodowa, ESO jest wspierane przez 16 krajów członkowskich (Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy), a także Chile jako kraj gospodarz, oraz Australię jako strategicznego partnera. Siedziba ESO, a także jego centrum popularyzacji nauki i planetarium (ESO Supernova) znajdują się w pobliżu Monachium w Niemczech, natomiast chilijska pustynia Atakama – niesamowite miejsce z wyjątkowymi warunkami do obserwacji nieba – jest domem dla naszych teleskopów. ESO zarządza trzema lokalizacjami obserwacyjnymi w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope – Bardzo Duży Teleskop) oraz dwa teleskopy do przeglądów nieba. VISTA pracuje w podczerwieni, VLT Survey Telescope w zakresie widzialnym. W Paranal ESO zarządza także południowym obserwatorium CTA (Cherenkov Telescope Array South) – największym na świecie i najbardziej czułym obserwatorium promieniowania gamma. Wspólnie z międzynarodowymi partnerami ESO zarządza także radioteleskopami APEX i ALMA, które są instrumentami do obserwacji nieba w zakresach milimetrowym i submilimetrowym. Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, budujemy „największe oko świata na niebo”, czyli Ekstremalnie Wielki Teleskop (Extremely Large Telescope, ELT). Nasza działalność w Chile jest zarządzania z biur ESO w Santiago, gdzie współpracujemy też z chilijskimi partnerami.

Linki

• Publikacja naukowa (Nature)
• Dodatkowa publikacja (MNRAS)
• Zdjęcia VLT
• Dla dziennikarzy: zasubskrybuj, aby otrzymywać w swoim języku nasze komunikaty z embargo medialnym
• Dla naukowców: jeśli masz ciekawy temat, zgłoś swje badania

Kontakt

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

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

Paul Groot
Department of Astrophysics, Radboud University
Nijmegen, The Netherlands
E-mail: pgroot@astro.ru.nl

Bárbara Ferreira
ESO Media Manager
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: press@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych