Gemini South, şaşırtıcı kimyasal imza ile ultra sıcak nova’yı gözlemliyor

Nova patlamaları, beyaz bir cüce – ölü bir yıldızın yoğun kalıntısı olan – sürekli olarak yakındaki bir refakatçi yıldızdan yıldız malzemesini sifonladığı ikili yıldız sistemlerinde meydana gelir. Refakatçinin dış atmosferi beyaz cüce yüzeyine ulaştıkça, patlayacak kadar sıcak sıcaklıklara ulaşır.

Günün gündem keşfedilen neredeyse tüm novae’nin sadece bir kez patladığı gözlendi. Ancak birkaçının bir kereden fazla patladığı gözlenmiştir ve tekrarlayan novae olarak sınıflandırılır. Bu novae için patlamalar arasındaki açıklık, bir yıl kadar az olandan yıllarca değişebilir.

Samanyolu galaksimizde bir düzineden daha az tekrarlayan nova gözlenirken, çok daha fazlası ekstragalaktiktir, yani Samanyolu dışında yer almaktadır. Ekstragalaktik novae incelemek, gökbilimcilerin farklı ortamların Nova patlamalarını nasıl etkilediğini anlamaya yardımcı olur.

Gözlenecek ilk tekrarlayan ekstragalaktik nova, Samanyolu’nun uydu galaksisi olan büyük Magellanik bulutta bulunan LMC 1968–12a (LMC68) idi. Bu Nova, yaklaşık dört yıllık tekrarlayan bir zaman ölçeğine sahiptir-herhangi bir nova’nın üçüncü en geniş olanı-ve beyaz bir cüce ve refakatçi kırmızı bir subgianttan (güneşten çok daha büyük bir yıldız) oluşur. 1968’de keşfedildi ve patlamaları 1990’dan beri oldukça düzenli olarak gözlendi.

En son patlaması, Ağustos 2024’te ilk olarak, 2020 patlamasından bu yana her ay Nova’yı yakından izleyen Neil Gehrels Swift Gözlemevi tarafından yakalandı. Bilinen tekrarlayan zaman ölçeği göz önüne alındığında, gökbilimciler bu patlamayı öngörüyordu ve LMC68 haklı olarak teslim edildi.

Takip gözlemleri, Carnegie Enstitüsü’nün Magellan Baade teleskopuyla ilk patlamadan dokuz gün sonra ve Uluslararası İkizler Gözlemevi’nin yarısı olan Gemini South Teleskop ile ilk patlamadan 22 gün sonra gerçekleştirildi.

Spektroskopi tekniğini kullanarak ekip, LMC68’in kızılötesine yakın ışığını gözlemledi, bu da Nova’nın birçok unsurun yüksek enerjik olduğu ultra sıcak aşamasını incelemelerini sağladı. Bu aşamayı inceleyerek gökbilimciler patlamadaki en aşırı süreçleri öğrenebilirler. Bu çalışma, ekstragalaktik tekrarlayan bir nova’nın ilk kızılötesine yakın spektroskopik gözlemidir.

İlk patlamasından sonra LMC68’in ışığı hızla kayboldu, ancak Gemini South’un flamingos-2 aleti hala iyonize silikon atomlarından, özellikle 14 elektronunun dokuzundan sıyrılan, radyasyon veya şiddetli çarpışmalar biçiminde inanılmaz miktarda enerji gerektiren silikon atomlarından güçlü bir sinyal yakaladı.

Magellan’ın daha önceki spektrumunda, sadece iyonize silikondan gelen kızılötesine yakın ışık, güneşin yaydığı ışıktan 95 kat daha parlak parladı (X-ışını, ultraviyole, görünür, kızılötesi ve radyo). İkizler birkaç gün sonra çizgiyi gözlemlediğinde sinyal solmuştu, ancak silikon emisyonu hala spektruma hakim oldu.

Noirlab Emeritus astronomu Tom Galle, “Güneşten neredeyse 100 kat daha parlak olan iyonize silikon benzeri görülmemiş” diyor. kağıt içinde görünen Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri. “Ve bu sinyal şok edici olsa da, orada olmayanları da şok ediyor.”

Samanyolu’nda bulunan novae, genellikle çok heyecanlı elementlerden çok sayıda kızılötesi imza yayar, ancak LMC68’in spektrumları sadece iyonize silikon özelliğini içermiştir. Galle, “Ayrıca yüksek enerjili kükürt, fosfor, kalsiyum ve alüminyum imzalarını da görmemiz bekleniyor” diyor.

Arizona Eyalet Üniversitesi Regents Astrofizik Profesörü Sumner Starrfield, “Bu şaşırtıcı yokluk, silikon imzasının varlığı ve büyük gücü ile birleştiğinde, modellememizin onayladığı alışılmadık derecede yüksek bir gaz sıcaklığı ima etti.”

Ekip, Nova’nın erken çıkış sonrası erken aşaması sırasında, sınır dışı edilen gazın sıcaklığının 3 milyon santigrat dereceye (5.4 milyon derece Fahrenheit) ulaştığını ve onu şimdiye kadar kaydedilen en sıcak novae’lardan biri haline getirdiğini tahmin ediyor. Bu aşırı sıcaklık, ekibin teorileştirdiği son derece şiddetli bir patlama olduğunu gösteriyor.

Büyük Magellanik bulut ve yıldızları Samanyolu’ndan daha düşük bir metalikliğe sahiptir, yani astronomlar tarafından metal olarak adlandırılan hidrojen ve helyumdan daha ağır bir element bolluğu içerir. Yüksek metaliklik sistemlerinde, ağır elemanlar, beyaz cüce yüzeyinde ısıyı, patlamaların birikme işleminin başlarında ortaya çıkacak şekilde yakalar.

Ancak bu ağır unsurlar olmadan, beyaz cücenin yüzeyinde ateşlenecek kadar ısınmadan önce daha fazla madde birikir ve patlamanın çok daha fazla şiddetle patlamasına neden olur. Ek olarak, sınır dışı edilen gaz, refakatçi kırmızı subgiant atmosferi ile çarpışır ve çarpışmadaki sıcaklıkları yükselten büyük bir şoka neden olur.

Verilerini toplamadan önce Starrfield, düşük metaliklik malzemesinin beyaz bir cüce üzerine birikmesinin daha şiddetli bir Nova patlamasına neden olacağını öngördü. Burada sunulan gözlemler ve analizler bu tahminde genel olarak uyumludur.

Uluslararası İkizler Gözlemevi NSF program direktörü Martin Still, “Kendi galaksimizde sadece az sayıda tekrarlayan novae tespit edilen bu nesneleri anlamak epizodik olarak ilerledi” diyor. “Gemini South gibi mevcut en büyük astronomik teleskopları kullanarak menzilimizi diğer galaksilere genişleterek, gökbilimciler ilerleme oranını artıracak ve bu nesnelerin farklı kimyasal ortamlarda davranışlarını eleştirel olarak ölçecekler.”