Nova (astronómia) – definícia, príčiny a známe príklady

Nova (astronómia): definícia, príčiny výbuchov bielych trpaslíkov, priebeh a známe príklady ako RS Ophiuchi či Nova Cygni — stručný prehľad a pozorovateľné efekty.

Nova (množné číslo novy) je prudké zjasnenie hviezdy spôsobené termojadrovým výbuchom na povrchu bieleho trpaslíka v tesnom binárnom systéme. Ide o udalosť odlišnú od supernovy: pri nove zostáva biely trpaslík na mieste, zatiaľ čo pri supernove dochádza k úplnému zničenie alebo radikálnej premene hviezdy.

Príčiny a mechanizmus

Novy vznikajú, keď materiál (predovšetkým vodík) prestupuje zo sprievodnej hviezdy na povrch bieleho trpaslíka. Ak sú obe zložky systému dostatočne blízko, akrečný tok nahromadí na povrchu bieleho trpaslíka vrstvu vodíka. Po dosiahnutí kritických teplôt a tlaků nastane nestabilná termonukleárna reakcia (termojadrový výbuch), ktorá rýchlo spáli časť akumulovaného paliva a vyvrhne obálku materiálu do priestoru.

Typické vlastnosti výbuchu:

• vyvrhnuté množstvo materiálu: približne 10^-5 až 10^-4 hmotnosti Slnka (v texte vyššie uvedené približne 1/10 000 hmotnosti Slnka),
• rýchlosti ejecta: stovky až niekoľko tisíc km/s, v niektorých prípadoch ešte viac,
• len časť akumulovaného materiálu (iba niekoľko percent, podľa odhadov ~5 %) sa pri výbuchu skutočne premení termonukleárnym spaľovaním; zvyšok je vyvrhnutý do priestoru,
• zvýšenie jasnosti: od niekoľkonásobku jasnosti Slnka až po 50 000–100 000-násobok v maxime.

V roku 2010 pozorovania pomocou gama teleskopu Fermi ukázali, že niektoré novy emitujú aj gama žiarenie (>100 MeV). Mechanizmus tejto emisie býva vysvetľovaný urýchľovaním častíc v rázových frontách — buď pri strete rýchleho ejecta s predtým vyvrhnutým pomalším materiálom alebo s hustejšou okolitou hmotou (napríklad vetrom sprievodnej hviezdy).

Typy nov

• Klasické novy – zjavujú sa raz za dlhý čas (stovky až tisíce rokov) v danom systéme; sú výsledkom jedného veľkého akrečného cyklu a termonukleárneho výbuchu.
• Rekurenčné novy – systémy, ktoré vybuchujú opakovane v priebehu desaťročí až storočí; príkladom je RS Ophiuchi, ktorá vzplanula v rokoch 1898, 1933, 1958, 1967, 1985 a 2006. Rekurenčné novy majú často hmotnejší biely trpaslík a vysokú rýchlosť akrécie.
• Dwarf novae – tieto javy sa niekedy mylne zaraďujú medzi novy, avšak ich jasnostné zmeny sú spôsobené nestabilitami v akrečnom disku (disk instability) a nie termonukleárnym výbuchom na povrchu bieleho trpaslíka.
• Neónové novy – vznikajú na kyslíko–neónových (ONe) bielych trpaslíkoch; spektrálne vykazujú výrazné línie neónu a majú špecifické vlastnosti ejecta.

Pozorovanie a následné javy

Novy sa sledujú vo viacerých pásmach: opticky sú často prvýkrát zistené amatérskymi alebo profesionálnymi pozorovaniami; neskôr sa sledujú v infračervenom (obzvlášť pri tvorbe prachu), v rádiových vlnách (synchrotrónové či tepelné emisie z ejecta), v röntgenovom pásme (tzv. supersoft fáza pri pretrvávajúcom spaľovaní na povrchu) a — ako už spomenuté — v gama žiarení.

Po výbuchu sa môže v ejecte tvoriť prach, čo spôsobí prudký dozor v optike a súčasný nárast v infračervenom. Rýchlosť zjasnenia a poklesu jasnosti (light curve) sa u rôznych nov líši — existujú rýchle, pomalé a medzi nimi prechody; astronomovia tiež skúmajú vzťahy medzi maximálnou jasnosťou a rýchlosťou poklesu (MMRD), avšak ich univerzálnosť je predmetom diskusií.

Príklady a jasné novy

Občas sú novy dostatočne jasné, aby boli viditeľné voľným okom. Medzi známe nedávne prípady patria:

• Nova Cygni 1975 (V1500 Cyg) – objavená 29. augusta 1975 v súhvezdí Cygnus, dosiahla magnitúdu ~2,0;
• V1280 Scorpii – dosiahla magnitúdu ~3,7 (17. februára 2007) a vytvorila značné množstvo prachu;
• Nova Delphini 2013 (Nova Del 2013) – jasná nova v súhvezdí Delphinus;
• Nova Centauri 2013 – objavená 2. decembra 2013, dosiahla magnitúdu ~3,3 a je jednou z najsilnejších nov tohto tisícročia;
• Historické a ďalšie známe: Nova Persei 1901 (GK Per), V603 Aql (Nova Aquilae 1918) a ďalšie, ktoré výrazne prispeli k porozumeniu fyziky nov.

Frekvencia výskytu a význam

Astronómovia odhadujú, že v Mliečnej dráhe sa ročne objaví približne 30–60 nov (pravdepodobné číslo blízko 40), avšak počet skutočne objavených je nižší (okolo 10 ročne) kvôli prachu, extinkcii a nedostatočnému pokrytiu. V galaxii v Androméde sa očakáva približne 25 nov ročne jasnejších ako ~20. magnitúda; v iných blízkych galaxiách je počet pozorovaných nov menší, ale merania poskytujú dôležité informácie o populáciách binárnych systémov a rýchlostiach hviezdotvorby.

Existuje aj astrofyzikálny záujem o to, či sa biely trpaslík v niektorých systémoch môže hromadiť hmotu dostatočne, aby dosiahol Chandrasekharovu hranicu a vybuchol ako supernova typu Ia. Otázka, či novy vedú k postupnému rastu hmotnosti bieleho trpaslíka (netto akrecie), alebo či sú straty pri výbuchoch väčšie než prínosy, zostáva predmetom aktívneho výskumu.

Novy sú dôležité nielen ako laboratóriá pre štúdium termonukleárnych procesov a urýchľovania častíc, ale aj pre pochopenie vývoja binárnych systémov, obohacovania medzihviezdneho prostredia a potenciálneho napredovania k supernovám typu Ia.

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to nova?

Otázka: Koľko materiálu sa vyvrhne pri nove?

Otázka: Akou rýchlosťou sa pohybuje výron z novy?

Otázka: Aké jasné môžu byť novy?

Otázka: Aký bol najjasnejší nedávny príklad novy?

Otázka: Koľko nov sa podľa odhadov objaví v Mliečnej dráhe každý rok?

Otázka: Koľko nov sa ročne objaví v iných galaxiách, napríklad v Androméde?

Hľadajte podľa písmena