Un nuovo tipo di starburst termonucleare

Un team di astronomi con l’aiuto dell’Osservatorio Europeo Australe telescopio molto grande (ESOVLT) un nuovo tipo di esplosione stellare: una micronova. Queste esplosioni si verificano sulla superficie di alcune stelle e ciascuna può bruciare circa 3,5 miliardi di Grandi Piramidi di Giza da materiale stellare in poche ore.

“Abbiamo rilevato e identificato per la prima volta quella che chiamiamo micronova”, spiega Simon Scaringi, astronomo della Durham University nel Regno Unito, che ha condotto lo studio su queste eruzioni, che è stato pubblicato oggi su Nature. “Questo fenomeno sfida la nostra comprensione di come si verificano le esplosioni termonucleari nelle stelle. Pensavamo di saperlo, ma questa scoperta suggerisce un modo completamente nuovo per raggiungerle”, aggiunge.

Gli astronomi hanno scoperto un nuovo tipo di esplosione che si verifica in Nana bianca Le stelle sono in due sistemi stellari. Questo video riassume la scoperta.

Le micronove sono eventi molto potenti, ma piccoli su scala astronomica; Sono molto meno energetici delle starburst conosciute come nova, che gli astronomi conoscono da secoli. Entrambi i tipi di esplosioni si verificano su nane bianche, stelle morte le cui masse sono le stesse del nostro sole, ma piccole come la Terra.

Una nana bianca in un sistema a due stelle può rubare materia, principalmente idrogeno, dalla sua stella compagna se sono abbastanza vicine l’una all’altra. Quando questo gas cade sulla superficie super calda della stella nana bianca, fa sì che gli atomi di idrogeno si fondano in elio in modo esplosivo. Nelle supernove, queste esplosioni termonucleari si verificano sull’intera superficie stellare. “Tali esplosioni fanno bruciare e brillare brillantemente l’intera superficie della nana bianca per diverse settimane”, spiega la coautrice Nathalie Degenar, un’astronoma dell’Università di Amsterdam nei Paesi Bassi.

L’impressione di questo artista mostra un sistema a due stelle in cui possono verificarsi micronove. Il disco blu in orbita attorno alla brillante nana bianca al centro dell’immagine è fatto di materiale, principalmente idrogeno, che è stato rubato dalla sua stella compagna. Verso il centro del disco, la nana bianca usa i suoi forti campi magnetici per dirigere l’idrogeno verso i suoi poli. Quando la materia cade sulla superficie calda della stella, provoca un’esplosione di micronova, contenuta da campi magnetici in uno dei poli della nana bianca. Credito: ESO/M. Kornmeiser, El Calcada

Le micronovae sono esplosioni simili, più piccole e più veloci, che durano solo alcune ore. Si verificano in alcune nane bianche con forti campi magnetici, che dirigono il materiale verso i poli magnetici della stella. Per la prima volta abbiamo visto che la fusione dell’idrogeno può avvenire anche in maniera locale. Il carburante a idrogeno può essere contenuto alla base dei poli magnetici di alcune nane bianche, quindi la fusione avviene solo a questi poli magnetici”, afferma Paul Grote, astronomo della Radboud University nei Paesi Bassi e coautore dello studio.

“Questo porta all’esplosione di bombe a fusione di micronova, che hanno circa un milionesimo della potenza di un’esplosione di nova, da cui il nome micronova”, continua Groot. Sebbene “parziale” possa suggerire che questi eventi siano piccoli, non fraintenderti: solo una di queste eruzioni potrebbe bruciare circa 20.000.000 di trilioni di chilogrammi, ovvero circa 3,5 miliardi delle Grandi Piramidi di Giza.^[1]

L’impressione di questo artista mostra un sistema a due stelle, con una nana bianca (in primo piano) e una stella compagna (sullo sfondo), dove possono verificarsi micronove. La nana bianca ruba il materiale al suo compagno, che è diretto verso i suoi poli. Quando la materia cade sulla superficie calda della nana bianca, provoca un’esplosione di micronova, situata in uno dei poli della stella. Credito: Mark Garlick

Questa nuova microstruttura sta sfidando la comprensione da parte degli astronomi degli starburst e potrebbero essere più abbondanti di quanto si pensasse in precedenza. “Mostra semplicemente quanto sia dinamico l’universo. Questi eventi possono in realtà essere molto comuni, ma poiché sono così veloci è difficile coglierli in azione”, spiega Scaringi.

Il team ha incontrato per la prima volta queste misteriose micro-eruzioni durante l’analisi dei dati NasaSatellite di rilevamento di esopianeti in transito (lui-capra). “Guardando i dati astronomici raccolti dal TESS della NASA, abbiamo scoperto qualcosa di insolito: un lampo luminoso di luce ottica che dura per alcune ore. Per ulteriori ricerche, abbiamo trovato diversi segnali simili”, afferma Degenar.

Questo video mostra un’animazione di un’esplosione di Micronova. Il disco blu in orbita attorno alla brillante nana bianca al centro dell’immagine è fatto di materiale, principalmente idrogeno, che è stato rubato dalla sua stella compagna. Verso il centro del disco, la nana bianca usa i suoi forti campi magnetici per dirigere l’idrogeno verso i suoi poli. Quando la materia cade sulla superficie calda della stella, provoca un’esplosione di micronova, contenuta da campi magnetici in uno dei poli della nana bianca. Credito: ESO/L. Calsada, M. Cornmeiser

Il team ha osservato tre micronovae utilizzando TESS: due sono nane bianche conosciute, ma la terza ha richiesto ulteriori osservazioni utilizzando lo strumento X-shooter sul VLT dell’ESO per confermare lo stato della nana bianca.

“Con l’aiuto del Very Large Telescope dell’ESO, abbiamo scoperto che tutti questi lampi di luce sono stati prodotti da nane bianche”, afferma Degenar. “Questa osservazione è stata fondamentale per interpretare il nostro risultato e la scoperta di Micronova”, aggiunge Scaringi.

L’animazione di questo artista mostra un sistema a due stelle in cui un componente è una stella normale e l’altro è una nana bianca che appare circondata da un disco di gas e polvere. Una nana bianca in un sistema a due stelle può rubare materia, principalmente idrogeno, dalla sua stella compagna se sono abbastanza vicine l’una all’altra. Credito: ESO/M. Kornmeiser

La scoperta di macronove si aggiunge al repertorio di starburst conosciuti. Il team ora vuole catturare più di questi eventi sfuggenti, che richiederanno indagini su larga scala e misurazioni di follow-up rapide. Scaringi conclude che “la rapida risposta di telescopi come il VLT o il New Technology Telescope dell’ESO e la gamma di strumenti disponibili ci permetteranno di rivelare più in dettaglio quali sono queste enigmatiche microparticelle”.

Riferimento: “Esplosioni termonucleari locali dall’accumulo di nane bianche magnetiche” di S. Scaringi, P. J. Groot, C. Knigge, A. J. Bird, E. Breedt, D. H. Buckley, Y. Cavecchi, N. D. Degenaar, D. de Martino, C. Done M Frata, K. Ikevich, E. Cording, J.B. Lasota, C. Littlefield, C. F. Manara, M. O’Brien, P. Szkody e FX Timmes, 20 aprile 2022, disponibile qui. temperare la natura.
DOI: 10.1038 / s41586-022-04495-6

Appunti

1. Usiamo trilioni per significare un milione di milioni (1.000.000.000.000 o 10¹²) e miliardo significa mille milioni (1.000.000.000 o 10⁹). La Grande Piramide di Giza al Cairo, in Egitto (conosciuta anche come Piramide di Cheope o Piramide di Cheope) pesa circa 5.900.000.000 di kg.

maggiori informazioni

Questa ricerca è stata presentata in un documento intitolato “Esplosioni termonucleari locali di accumulazione di nane bianche magnetiche” che apparirà in temperare la natura. Una lettera di follow-up intitolata “Triggering micronovae by magnetically confinad accretion fluxes in accreting white dwarfs” è stata accettata per la pubblicazione in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.

squadra su temperare la natura La ricerca è condotta da S. Scaringi (Center for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, UK [CEA]), PJ Groot (Dipartimento di Astrofisica, Radboud University, N? Megen, Paesi Bassi [IMAPP] e il South African Astronomical Observatory, Cape Town, Sud Africa [SAAO] e Dipartimento di Astronomia, Università di Cape Town, Sud Africa [Cape Town]), C. Knigge (Scuola di Fisica e Astronomia, Università di Southampton, Southampton, Regno Unito [Southampton]), A.J. Bird (Southampton), E. Breedt (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK), DAH Buckley (SAAO, Cape Town, Department of Physics, University of the Free State, Bloemfontein, South Africa), Y. Cavecchi (Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, México), ND Degenaar (Anton Pannekoek Institute of Astronomy, University of Amsterdam, Amsterdam, Netherlands), D. de Martino (INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Napoli, Italia), C. Done (CEA), M. Fratta (CEA), K. Ilkiewicz (CEA), E. Koerding (IMAPP), J.-P. Lasota (Centro astronomico Nicolas Copernicus, Accademia delle scienze polacca, Varsavia, Polonia e Istituto di astrofisica di Parigi, CNRS e università della Sorbona, Parigi, Francia), C. Littlefield (Dipartimento di fisica, Università di Notre Dame, USA e Dipartimento di Astronomia, Università di WashingtonSeattle, Stati Uniti [UW]), CF Manara (European Southern Observatory, Garching, Germania [ESO]), M. O’Brien (CEA), P. Szkody (UW), FX Timmes (School of Earth and Space Exploration, Arizona State University, Arizona, USA, Joint Institute for Nuclear Astrophysics – Center for Element Evolution, USA) .