Οι εκρήξεις σε έναν λευκό νάνο βρέθηκε ότι είναι ένας σχεδόν τέλειος επιταχυντής σωματιδίων
Οι αστρικές εκρήξεις που ονομάζονται novas παράγουν κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας, αλλά οι αστρονόμοι δεν ήταν σίγουροι πόσο ενεργητικές μπορεί να είναι αυτές. Οι παρατηρήσεις του επαναλαμβανόμενου nova RS Ophiuchi έχουν αυξήσει σημαντικά το μέγιστο, με ένα σπάνιο παράδειγμα πραγμάτων στη φύση που λειτουργούν καθώς και απλοποιημένα μοντέλα λένε ότι θα έπρεπε. Θα μπορούσε επίσης να έχει επιπτώσεις στη λειτουργία των πιο διάσημων και επιδραστικών σουπερνόβα.
Η λέξη "nova" προέρχεται από μια έκφραση για ένα νέο αστέρι, επειδή αυτό νόμιζαν οι αστρονόμοι πριν από το τηλεσκόπιο, με αστέρια να εμφανίζονται σε μέρη που δεν είχαν δει ποτέ πριν. Έκτοτε, συνειδητοποιήσαμε ότι τα εν λόγω αστέρια είναι ηλικιωμένα και αδύναμα, έχοντας ξεπεράσει τη βασική ζωή τους, επομένως δεν μπορούσαμε να τα δούμε με γυμνό μάτι μέχρι την προσωρινή αναβίωσή τους.
Ένας νέος εμφανίζεται όταν υλικό από ένα συνηθισμένο αστέρι πέφτει πάνω σε έναν κοντινό λευκό νάνο, πυροδοτώντας μια σύντομη θερμοπυρηνική έκρηξη στα εξωτερικά στρώματα του συμπαγούς αστεριού. Μαζί με το ορατό φως, αυτές οι ακτίνες γάμμα απελευθερώνουν και ένα άρθρο στο Science αποκαλύπτει ότι αυτές μπορεί να είναι πράγματι πολύ υψηλή ενέργεια.
Ορισμένα nova εμφανίζονται μια φορά και ποτέ ξανά, ή σε απρόβλεπτα διαστήματα, αλλά άλλα είναι πιο αξιόπιστα. Το RS Ophiuchi εκρήγνυται κάθε 9 έως 26 χρόνια. Αυτό όχι μόνο σημαίνει ότι οι αστρονόμοι ξέρουν να το παρακολουθούν όταν είναι αναγκαίο, αλλά μας οδήγησε να μελετήσουμε τις σχέσεις των αστεριών που εμπλέκονται.
«Τα αστέρια που σχηματίζουν το σύστημα βρίσκονται σε περίπου την ίδια απόσταση μεταξύ τους με τη Γη και τον Ήλιο», δήλωσε η Δρ Άλισον Μίτσελ του προγράμματος Nova του Στερεοσκοπικού Συστήματος Υψηλής Ενέργειας (H.E.S.S) σε μια δήλωση.
Το H.E.S.S ανιχνεύει τον καταρράκτη ακτινοβολίας Cherenkov που παράγεται όταν ακτίνες υψηλής ενέργειας συναντούν την ανώτερη ατμόσφαιρα. «Όταν η nova εξερράγη τον Αύγουστο του 2021, το H.E.S.S. Τα τηλεσκόπια μας επέτρεψαν να παρατηρήσουμε μια γαλαξιακή έκρηξη σε ακτίνες γάμμα πολύ υψηλής ενέργειας για πρώτη φορά», εξήγησε ο Μίτσελ.
Όπως κάθε έκρηξη στο διάστημα, τα novas επιταχύνουν τα σωματίδια σε υψηλές ενέργειες, αλλά οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα σωματίδια από το RS Ophiuchi είχαν ενέργειες αρκετές εκατοντάδες φορές μεγαλύτερες από ό,τι είχε παρατηρηθεί προηγουμένως από novas.
Τα θεωρητικά μοντέλα πρότειναν ότι τα πιο ισχυρά πρωτόνια και οι ατομικοί πυρήνες με νέα επιτάχυνση θα ήταν, υπό ιδανικές συνθήκες, στα χαμηλά ηλεκτρονιοβολτ των terra- και πότε οι συνθήκες είναι ιδανικές; Ως εκ τούτου, οι αστροφυσικοί περίμεναν ότι οι ενέργειες, στην πραγματικότητα, θα ήταν χαμηλότερες και είχαν βρει μόνο στοιχεία για σωματίδια πολύ χαμηλότερης ενέργειας.
Ωστόσο, ο Μίτσελ και οι συν-συγγραφείς βρήκαν πράγματι σωματίδια 1-2,5 TeV – υποδηλώνοντας ότι το RS Ophiuchi είναι κάτι από το πλατωνικό ιδανικό ενός επιταχυντή σωματιδίων, που μετατρέπει αποτελεσματικά την ενέργεια του κρουστικού κύματος της έκρηξης σε ταχέως κινούμενα σωματίδια. Η κατανομή του χρόνου για αυτά τα σωματίδια είναι παρόμοια με εκείνη για τα σωματίδια gigavolt, επιβεβαιώνοντας ότι η nova είναι η πηγή.
«Η παρατήρηση ότι το θεωρητικό όριο για την επιτάχυνση των σωματιδίων μπορεί πραγματικά να επιτευχθεί με γνήσια κοσμικά κύματα κρούσης έχει τεράστιες συνέπειες για την αστροφυσική», είπε ο Ruslan Konno, διδακτορικός φοιτητής στο Deutsches Elektronen-Synchrotron. "Υποδηλώνει ότι η διαδικασία επιτάχυνσης θα μπορούσε να είναι εξίσου αποτελεσματική στους πολύ πιο ακραίους συγγενείς τους, τους σουπερνόβα."
Η Γη πλημμυρίζεται από κοσμικές ακτίνες από πηγές εντός και εκτός του γαλαξία μας. Αν και πολλές από αυτές τις πηγές είναι γνωστές, η προέλευση πολλών από τις κοσμικές ακτίνες παραμένει άγνωστη και αυτή η ανακάλυψη δείχνει ότι η συμβολή της nova μπορεί να έχει υποτιμηθεί.
Πριν από ένα χρόνο, οι πιο ισχυρές κοσμικές ακτίνες –σχεδόν χίλιες φορές πιο ενεργητικές από αυτές που ανίχνευσε το H.E.S.S– αποκαλύφθηκαν ότι δεν προέρχονται από σουπερνόβα, αλλά από αστρικά σμήνη.
Οι συγγραφείς αποδίδουν την επιτυχία τους στην προσθήκη νέων οργάνων στα τηλεσκόπια H.E.S.S της Ναμίμπια και στην έγκαιρη ενημέρωση από ερασιτέχνες αστρονόμους για την τελευταία έκρηξη του RS Ophiuchi.
