In einer klassischen Nova saugt ein weißer Zwerg Material von einem Begleitstern ab und bildet auf seiner Oberfläche eine Schicht, bis Temperatur und Druck so hoch sind (ein Prozess, der Zehntausende von Jahren dauern kann), dass sein Wasserstoff eine Kernfusion eingeht und löst eine außer Kontrolle geratene Reaktion aus, die das angesammelte Gas zur Detonation bringt.
Der helle Ausbruch, der bis zum 100.000-fachen der jährlichen Energieabgabe unserer Sonne freisetzt, kann monatelang lodern. Währenddessen bleibt der Weiße Zwerg intakt, mit dem Potenzial, wieder Nova zu werden.
Es ist ein relativ einfaches Bild - was die komplexe Astrophysik betrifft. Neue Beobachtungen mit dem Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA zeigen jedoch unerwartet, dass drei klassische Novae - V959 Monocerotis 2012, V1324 Scorpii 2012 und V339 Delphini 2013 - und eine seltene Nova ebenfalls Gammastrahlen erzeugen, die energiereichste Form von Licht.
"Es gibt ein Sprichwort, dass eins ein Zufall ist, zwei ein Zufall und drei eine Klasse, und wir sind jetzt bei vier Novae und zählen mit Fermi", sagte der Hauptautor Teddy Cheung vom Naval Research Laboratory in einer Pressemitteilung.
Die erste in Gammastrahlen entdeckte Nova war V407 Cygni - ein seltenes Sternensystem, in dem ein weißer Zwerg mit einem roten Riesen interagiert - im März 2010.
Eine Erklärung für die Gammastrahlenemission ist, dass die Explosion der Nova den heftigen Wind des roten Riesen trifft und eine Stoßwelle erzeugt, die geladene Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Diese schnellen Teilchen erzeugen wiederum Gammastrahlen.
Der Gammastrahlenpeak folgt dem optischen Peak jedoch einige Tage. Dies geschieht wahrscheinlich, weil das Material, das der Weiße Zwerg ausstößt, zunächst das Entweichen der hochenergetischen Photonen verhindert. Die Gammastrahlen können also erst entweichen, wenn sich das Material ausdehnt und verdünnt.
Die späteren drei Novae stammen jedoch aus Systemen, die keine roten Riesen und daher ihre Winde haben. Es gibt nichts, gegen das die Druckwelle stoßen könnte.
"Wir haben V407 Cygni zunächst als Sonderfall betrachtet, da die Atmosphäre des roten Riesen im Wesentlichen in den Weltraum gelangt und eine gasförmige Umgebung erzeugt, die mit der Explosionswelle der Explosion interagiert", sagte Co-Autor Steven Shore von der Universität Pisa. "Dies kann jedoch neuere Fermi-Erkennungen nicht erklären, da keines dieser Systeme rote Riesen besitzt."
In einem typischeren System ist es wahrscheinlich, dass die Explosion mehrere Stoßwellen erzeugt, die sich mit leicht unterschiedlichen Geschwindigkeiten in den Weltraum ausdehnen. Schnellere Schocks können langsamer werden und die für die Erzeugung von Gammastrahlen erforderliche Wechselwirkung erzeugen. Das Team ist sich jedoch nicht sicher, ob dies der Fall ist.
Astronomen schätzen, dass in der Milchstraße jedes Jahr zwischen 20 und 50 Novae vorkommen. Die meisten bleiben unentdeckt, ihr sichtbares Licht wird durch dazwischenliegenden Staub verdeckt, und ihre Gammastrahlen werden durch die Entfernung gedimmt. Hoffentlich werden zukünftige Beobachtungen von Novae in der Nähe Licht in den mysteriösen Prozess bringen, der Gammastrahlen erzeugt.
Die Ergebnisse werden am 1. August in Science veröffentlicht.
