Gedetailleerde beelden onthullen complexe uitbarstingen van nova's

Nieuw verkregen beelden tonen hoe twee krachtige nova-uitbarstingen—ook wel novae genoemd—op verrassend complexe wijze materie de ruimte in slingeren. Wetenschappers gebruikten de CHARA Array en geavanceerde interferometrie om voor het eerst direct waar te nemen hoe materiaal wordt uitgestoten en uiteindelijk schokgolven vormt die hoge-energie gammastraling genereren.

Interferometrie als sleutel tot een 'close-up'

De gebruikte techniek van interferometrie combineert het licht van meerdere telescopen, waardoor extreem scherpe beelden ontstaan die anders met enkele instrumenten niet haalbaar zouden zijn. Dankzij deze methode konden onderzoekers realtime veranderingen in snelle kosmische gebeurtenissen scherp in beeld brengen en letterlijk een nauwgezette blik werpen op het proces waarmee materiaal bij een nova wordt weggeblazen.

In eenvoudige bewoordingen ontstaat een nova wanneer een compacte witte dwerg materie van een naburige metgezel opzuigt. Die ophoping kan uiteindelijk een onstuimige kettingreactie veroorzaken die resulteert in een explosieve uitbarsting. De nieuwe observaties tonen dat het uitwerpsel niet altijd in één keer en symmetrisch vertrekt, maar vaak in meerdere fasen en verschillende richtingen.

Twee contrastinge novae: V1674 Herculis en V1405 Cassiopeiae

De studie richtte zich op twee afzonderlijke novae die elk een heel verschillend gedrag vertoonden, maar beide cruciale inzichten opleverden.

V1674 Herculis

V1674 Herculis is geregistreerd als de snelste bekende nova. De ster nam razendsnel in helderheid toe en dimde ook binnen slechts enkele dagen weer. De beelden laten zien dat bij deze uitbarsting twee afzonderlijke gasstromen in bijna loodrechte richtingen werden uitgeworpen. De botsing tussen deze stromen produceerde schokgolven die vervolgens hoge energie gammastraling uitzonden—een fenomeen dat werd bevestigd door waarnemingen met NASA's Fermi telescope.

V1405 Cassiopeiae

In scherp contrast hiermee stond V1405 Cassiopeiae, die veel trager opereerde. Deze nova behield gedurende meer dan 50 dagen een buitenste schil voordat delen daarvan vertraagd werden uitgestoten. Dit is de eerste directe aanwijzing voor een uitgestelde uitstroomepisode bij een nova. Toen dat materiaal uiteindelijk vrij kwam, ontstonden opnieuw schokgolven en daarmee gepaard gaande gammastraling.

Beide waarnemingen samen laten zien dat novae niet noodzakelijk eenvoudige, eendimensionale explosies zijn. In plaats daarvan kunnen ze meerdere uitwerpprocessen omvatten, variërend in snelheid en richting, en zelfs uitgestelde events die later opnieuw energie en straling produceren.

Wat betekenen deze bevindingen?

De nieuwe beelden en data veranderen het beeld van novae als louter plotselinge, korte uitbarstingen. Ze bieden aanwijzingen voor diverse uitwerppatronen en tonen dat de interactie tussen ejecties leidt tot krachtige schokvorming en bijbehorende gammastraling. Daardoor dienen novae steeds meer als natuurlijke laboratoria voor het bestuderen van extreme fysica.

• Inzicht in kernfysische processen: De timing en richting van materiaaluitstoot helpen verklaren hoe kernreacties op het steroppervlak energie vrijgeven.
• Relatie met hoogenergetische straling: Observaties verbinden materiebotsingen met de productie van gammastraling.
• Variatie tussen systemen: Niet alle novae volgen hetzelfde script; de dynamiek is beïnvloedbaar door binairevenwicht en andere omstandigheden.

Door te observeren wanneer en hoe materiaal wordt uitgestoten, hopen wetenschappers de verbanden te ontrafelen tussen de oppervlaktelaagreacties op de ster, de geometrie van het uitgestoten materiaal en de resulterende hoge-energie emissie.

De samengevoegde observaties benadrukken het belang van hoogresolutiebeelden en multi-wavelength waarnemingen om het volledige verhaal van een nova-uitbarsting te begrijpen. Dit draagt niet alleen bij aan sterrenkundige kennis, maar ook aan modellen die voorspellen hoe materiaal en energie in zulke explosieve omgevingen gedragen.

Veelgestelde vragen

• Wat is een nova?

  Een nova ontstaat wanneer een witte dwerg in een dubbelstersysteem materie van zijn metgezel opneemt, wat kan leiden tot een plotselinge en krachtige explosie aan het oppervlak van de witte dwerg.

• Waarom zijn schokgolven belangrijk?

  Schokgolven ontstaan wanneer verschillende uitgestoten gasstromen botsen; die golven kunnen deeltjes tot hoge energie accelereren en zo gammastraling produceren die met ruimteobservatoria kan worden gedetecteerd.

• Wat maakt interferometrie zo waardevol?

  Interferometrie combineert licht van meerdere telescopen om een veel hogere resolutie te bereiken dan met één telescoop, waardoor fijne structuren en dynamische processen bij snelle gebeurtenissen direct zichtbaar worden.

• Hoe wijzigen deze bevindingen eerdere ideeën over novae?

  De resultaten tonen aan dat novae vaak meerdere en gecompliceerde uitwerpprocessen kennen, soms met uitgestelde fasen, en dat ze daarmee ingewikkelder zijn dan het klassieke beeld van een éénmalige explosie.