Nova (zvaigžņu sprādziens): definīcija, cēloņi un piemēri

Nova (zvaigžņu sprādziens): uzzini definīciju, cēloņus un slavenākos piemērus — kā baltā pundurzvaigzne akrēcijā rada spožus uzliesmojumus un gadījumu piemērus.

Nova (daudzskaitlī novae vai novas) ir spēcīgs termonukleārs uzliesmojums uz baltajā pundurzvaigznē, kas īslaicīgi palielina zvaigznes spožumu par vairākām līdz pat desmitiem tūkstošu reižu.

Kas izraisa novu?

Novas parasti rodas dubultā zvaigžņu sistēmā, kurā viens dalībnieks ir baltais punduris un otrs — galvenā secība vai aizvēsturiska zvaigzne. Divkāršā sistēmā pavadošā zvaigzne zaudē gāzes (pirmkārt ūdeņraža) apmēram uzbriestošā plūsmā vai Roche lobes pārejas ceļā, un šis materiāls akrēcijas ceļā uzkrājas uz baltā pundurīes virsmas. Kad piesātinājums un temperatūra uz virsmas sasniedz kritisku līmeni, notiek termonukleāra reakcija — kodolsintēze, kas pārvēršas par sprādzienveidīgu reakciju (thermonuclear runaway). Rezultātā liela daļa augšējo slāņu tiek izsviesta kosmosā, un sistēma pēkšņi kļūst spožāka.

Galvenās īpašības

• Izmešanas masa: tipiski novā izsviestā masa ir neliela — apmēram 10^-5 — 10^-4 Saules masas, tātad salīdzinoši niecīga pret baltā pundura kopējo masu.
• Enerģija un ātrums: daļa akrētās masas (bieži tikai daži procenti) tiek sakausēta un pārvērsta enerģijā, kas ļauj izmešanas materiālam virzīties ātrumā līdz vairākiem tūkstošiem kilometru sekundē.
• Spožuma pieaugums: zvaigznes spožums var pieaugt no dažām Saules spožuma reizēm līdz pat 50 000–100 000 Saules spožuma reizēm atkarībā no uzliesmojuma enerģijas un attāluma.
• Gamma staru izstarošana: 2010. gadā ar NASA Fermi kosmisko teleskopu pirmoreiz tika reģistrēti augstas enerģijas gamma stari (>100 MeV) no novām — tas norāda, ka jaunas var radīt arī daļiņu paātrināšanu un spēcīgas trieciena viļņu zonas.

Novu veidi un evolūcija

Vispārīgi izšķir divas kategorijas:

• Klasiciskās novās uzliesmojums parasti notiek vienu reizi noteiktā sistēmā, un tās var būt ļoti spožas, bet baltā pundura masa paliek gandrīz neskarta.
• Atkārtotās (recurrent) novās uzliesmojumi atkārtojas periodiski, jo baltajam pundurim turpina pieplūst jauns materiāls. Šādas sistēmas var uzliesmot vairākas reizes gadsimtā vai desmitgadē.

Skaidrojot spektrālās īpašības, astronomi klasificē novās pēc dominējošajiem līnijtipiem, piemēram, Fe II un He/N tipi, kas atspoguļo citas fizikālās apstākļu atšķirības uzliesmojuma laikā.

Novas pret supernovām

Novas bieži tiek jauktas ar supernovām, taču tās ir fundamentāli atšķirīgas: nova ir virspusējs sprādziens, kas atstāj baltā pundura kodolu neskartu, savukārt supernova parasti nozīmē zvaigznes katastrofisku sabrukumu vai baltā pundura iznīcināšanos (piem., Ia tipa supernova), kas ir daudz enerģiskāks un izdala daudz vairāk masas un smago elementu.

Atkārtotas uzliesmošanas un iespējamā pāreja uz supernovu

Baltais punduris var vairākas reizes piedzīvot novas, ja turpina akrēciju no pavadošās zvaigznes. Kā piemēru var minēt sistēmu RS Ophiuchi, kas ir reģistrējusi vairākus atkārtotus uzliesmojumus (piem., 1898., 1933., 1958., 1967., 1985., 2006. un 2021. gados). Ja baltā pundura masa laika gaitā pietuvosies Čandrasekhāra robežai, pastāv iespēja, ka notiks Ia tipa supernova sprādziens, kas iznīcinās punduri pilnībā.

Novu novērošana un biežums

Reizēm nova ir pietiekami spoža un pietiekami tuvu, lai to varētu saskatīt ar neapbruņotu aci. Piemēri mūsdienu novām:

• Nova Cygni 1975 (bieži saukta par V1500 Cyg) — viena no spožākajām 20. gadsimta novām, kas bija redzama ar neapbruņotu aci.
• V1280 Scorpii — 2007. gada 17. februārī sasniedza redzamu spožumu.
• Nova Delphini 2013 (V339 Del) un Nova Centauri 2013 (V1369 Cen) — spožākās 2013. gada novās; Nova Centauri tika atklāta 2013. gada 2. decembrī un sasniedza apmēram 3,3 magnitūdu.

Astronomi novērtē, ka Piena ceļš piedzīvo aptuveni 20–50 novu gadā; novērojumu trūkums un debess seguma apgrūtinājumi nozīmē, ka no tām tiek atklātas tikai daļa (tipiski ~10 gadā tiek oficiāli ziņotas). Andromēdas galaktikā (M31) tiek atklātas apmēram 20–30 jaunas gadā, kas sasniedz aptuveni 20. magnitūdu un spožākas, un citās tuvējās galaktikās novērojumu skaits ir mazāks atkarībā no attāluma un novērojumu jutīguma.

Nozīmīgums zinātnē

Novas ir svarīgas vairāku iemeslu dēļ:

• tās bagātina Piena ceļu ar noteiktiem ķīmiskiem elementiem un izotopiem (piem., 7Be/7Li, 22Na),
• novu trieciena viļņi un izmeši palīdz izpētīt zvaigžņu vides dinamiku un akrēcijas procesus,
• atkārtotas novās sistēmas palīdz izprast mases pieauguma robežas un to, vai baltie punduri var nonākt līdz Čandrasekhāra robežai un kļūt par Ia tipa supernovām.

Novērojumi mūsdienās

Mūsdienu lauka pārraudzība ar automatizētiem teleskopiem, platekrāna pārmeklēšanas programmām un kosmiskajiem teleskopiem paplašina jaunu novu atklāšanu un daudzspektroskopisku pētījumu iespējas. Gamma staru un rentgena novērojumi atklāj jaunas fizikālās procesus (piem., daļiņu paātrināšanu pie trieciena viļņiem), bet optiskie un infrasarkanās spektrālās analīzes sniedz informāciju par izmešu sastāvu un masu.

Ja vēlaties, varu pievienot ilustrācijas vai interaktīvu laika grafiku ar tipisku novu gaismas līkni, vai arī sagatavot īsu sarakstu redzamām novām nākamajām desmitgadēm (pamatojoties uz statistiku un novērojumu programmu plāniem).

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir nova?

J: Cik daudz materiāla tiek izmests jaunzvaigznes laikā?

J: Cik ātri pārvietojas izmetumi no novas?

J: Cik spilgtas var kļūt novas?

J: Kāds bija nesenais spilgtākais novas piemērs?

Jautājums: Cik daudz Novu katru gadu parādās Piena Ceļā?

Jautājums: Cik jaunatklājumi katru gadu tiek atklāti citās galaktikās, piemēram, Andromedā?

Meklēt pēc burta