Betrachten Sie das dramatische Binärsystem von RS Ophiuchi. Etwa alle 20 Jahre bricht das angesammelte Material als Nova-Explosion aus und hellt den Stern vorübergehend auf. Dies ist jedoch nur ein Vorläufer der unvermeidlichen Katastrophe - wenn der weiße Zwerg unter dieser gestohlenen Masse zusammenbricht und dann als Supernova explodiert. Dr. Jennifer Sokoloski studiert RS Ophiuchi, seit es Anfang dieses Jahres aufflammte. Sie bespricht, was sie bisher gelernt haben und was noch kommen wird.
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Fraser Cain: Was haben Sie bei RS Ophiuchi gesehen?
Dr. Jennifer Sokoloski: Nun, wir haben uns dieses Binärsystem angesehen, das eine Nova-Explosion hatte. Wenn wir uns die Röntgenbilder ansehen, haben wir etwas damit zu tun, dass diese Binärdatei tatsächlich ein äußerst ungewöhnliches System für eine Nova ist. In den meisten Novae haben Sie eine Binärzahl, also zwei Sterne, die gravitativ gebunden sind und sich gegenseitig umkreisen, und einer davon ist ein weißer Zwerg. Material auf der Oberfläche des Weißen Zwergs sammelt sich und sammelt sich an, bis es so dicht und unter so hohem Druck und unter solchen Hitzebedingungen wird, dass es eine thermonukleare Explosion erleidet. Bei einer normalen Nova-produzierenden Binärdatei wird Material in einen relativ freien Raum ausgeworfen. In diesem Fall wurde dieses Material in einen sehr dichten Nebel ausgestoßen. Weil es in einer ungewöhnlichen Umgebung war. Als das Material, das aus der Explosion ausgestoßen wurde, durch diesen Nebel krachte, wurde es schockerhitzt und erzeugte sehr starke Röntgenemissionen. Das haben wir uns angesehen. Es erlaubte uns, einige Eigenschaften dieses Materials zu bestimmen, das weggeworfen wurde.
Fraser: Mal sehen, ob ich das richtig verstehe. Du hast den weißen Zwergstern und er geht um einen anderen roten Riesenstern herum. Und es sind noch Trümmer von dem Zeug übrig, das diese Sterne in der Vergangenheit abgegeben haben.
Dr. Sokoloski: Ja, genau, der rote Riese hat normalerweise einen starken Wind, der nichts mit der Nova zu tun hat. Es erzeugt einen Wind, und so kann man sich vorstellen, dass diese Binärdatei vor dem Auftreten der Nova in diesem dichten Nebel versunken ist, diesem dichten Wind des roten Riesen. Als die Nova explodierte, hat dieses Zeug all dieses Material, gegen das es stoßen kann, und das hat es zum Leuchten gebracht, und wir konnten etwas sehen, das Sie normalerweise in einer Nova nicht sehen.
Fraser: Wie oft würde das passieren? Es zieht dieses Material weg und stapelt es auf und explodiert dann. Wie oft würde das passieren?
Dr. Sokoloski: Das ist eine gute Frage, denn dies unterstreicht erneut, warum RS Oph anders ist als die meisten Novae. Bei den meisten Novae dauert es ungefähr 10.000 Jahre, bis sich das Material so weit angesammelt hat, dass es sich entzündet. In RS Oph dauert es nur 20 Jahre. Es ist eine der kürzesten Zeiten zwischen Nova-Explosionen auf demselben Stern. Der Grund dafür ist, dass der Weiße Zwerg sehr massiv ist. Wenn Sie einen weißen Zwerg haben, der sehr massiv ist, ist das Gravitationsfeld an der Oberfläche sehr, sehr stark. Wenn sich das Material stapelt, trifft der Wind des roten Riesen den weißen Zwerg und beginnt sich zu häufen. Es befindet sich in einem so starken Gravitationsfeld, dass das Feld einen Teil der Zerkleinerung übernimmt. So zerquetscht es es und lässt es sich mit viel weniger Material entzünden als bei einem weißen Zwerg.
Fraser: Nehmen wir jetzt an, wir befinden uns in der Umgebung dieses Systems. Wie würde es aussehen?
Dr. Sokoloski: Sie haben einen sehr großen roten Riesen und viel Wind weht von diesem roten Riesen. Und der Wind glüht tatsächlich. Es selbst ist tatsächlich leuchtende Strahlung. Der weiße Zwerg, der in der Nähe ist, ist winzig. Es ist so groß wie die Erde und der rote Riese ist viel viel größer - etwa 40-mal so groß wie die Sonne. Der Weiße Zwerg hat wahrscheinlich eine Scheibe um sich, weil das System einen Drehimpuls hat, wenn diese beiden Objekte sich gegenseitig umkreisen. Das Material bildet eine Scheibe um den weißen Zwerg, und so haben Sie den roten Riesen, den kleinen weißen Zwerg mit der Akkretionsscheibe. Bevor die Nova passiert, ist sie in dieser Konfiguration irgendwie glücklich. Sobald die Nova auftritt, ändern sich die Dinge dramatisch. Die Explosion wirft all dieses Material von der Oberfläche des Weißen Zwergs und löscht die Scheibe aus. Die Festplatte wird weggewischt. Es erzeugt eine Stoßwelle, die sich sehr schnell nach außen bewegt. Innerhalb von ein oder zwei Tagen ist die Stoßwelle größer als das Binärsystem und bewegt sich dann nach außen und außen. Wir haben dies im Wesentlichen innerhalb der ersten drei Wochen beobachtet. Zu diesem Zeitpunkt, bis zum zweiten Tag in den ersten drei Wochen, betrachten wir die Emissionen im Zusammenhang mit dieser nach außen gerichteten Schockwelle, die jetzt viel größer ist als die Größe der Binärdatei.
Fraser: Und Sie sagen, dass diese Bewegung durch dieses Material Ihnen ein wenig darüber erzählt, was los ist. Welche Art von Informationen konnten Sie daraus gewinnen?
Dr. Sokoloski: Es gibt zwei Hauptsachen. Wenn Sie sich die Geschwindigkeit der Stoßwelle ansehen, sagt dies etwas über die Menge an Material aus, die den Stoß wirklich drückt. Insbesondere wenn das Material langsamer wird. Wenn Sie zum Beispiel das Material auf dem Weißen Zwerg hätten - einen massiven Haufen Treibstoff - und das sich entzündet und ausgeworfen wird, wenn es sehr massiv ist, würde es sich für eine ziemlich lange Zeit mit einer konstanten Geschwindigkeit herausbewegen, irgendwie undurchlässig für der Nebel. Es würde sich nach außen bewegen, bis der Nebel einen Einfluss hat, um ihn zu verlangsamen. Wir haben etwas gesehen, das das Gegenteil davon war. Die Schockwelle wurde fast sofort langsamer. Das sagt uns also, dass die Menge an Material, die die Stoßwelle drückt, im Vergleich zu der Menge an Material, die sich im Nebel befindet, gering ist. Wenn wir uns also die Dynamik dieses Schocks ansehen, können wir etwas über die Menge an Material lernen, die sich auf der Oberfläche des Weißen Zwergs befindet, und das wiederum sagt uns, dass der Weiße Zwerg sehr massiv ist, weil, wie ich Ihnen bereits sagte, Um eine Nova-Explosion mit sehr wenig Masse zu bekommen, sagt uns das, dass der Weiße Zwerg selbst sehr schwer sein muss.
Fraser: Und bedeutet ein schwerer weißer Zwerg etwas?
Dr. Sokoloski: Nun, dies ist eine der interessantesten Implikationen. Weiße Zwerge können nur so massiv werden. Wenn es einer bestimmten Zahl zu nahe kommt, die etwa das 1,4-fache der Sonnenmasse beträgt, explodiert es in einer Supernova. Es kann einfach nicht mehr Gewicht halten. Wir haben also festgestellt, dass dieser weiße Zwerg tatsächlich genau an dieser Grenze liegt. Wenn wir uns also diese kleinere Explosion, diese Nova, ansehen, stellen wir fest, dass dieser weiße Zwerg in einem viel größeren Ereignis, einer Supernova, der Explosion sehr nahe ist. Tatsächlich ist diese Art von Supernova für viele Menschen besonders interessant, weil die Menschen damit die Expansion des Universums untersuchen.
Fraser: Richtig, das ist eine Supernova vom Typ 1A. Was bedeutet das für die Umwelt dieses armen Duos?
Dr. Sokoloski: Nun, wenn das passiert, sind alle Wetten geschlossen. Ich weiß nicht, was eigentlich mit dem roten Riesen passieren würde. Aber aus unserer Sicht, aus der Perspektive der Erde, wenn Sie sich nicht einmal in einer unsicheren Entfernung in der Nähe der Binärdatei befinden. Von hier aus wäre es eine sehr dramatische Sache. Sie würden in den Himmel schauen und es wäre eines der hellsten Dinge am Himmel. Es wäre nicht ganz so hell wie der Mond, aber es wäre heller als jeder andere Planet. Deshalb verwenden die Menschen sie für die Kosmologie, weil diese Explosionen so hell sind, dass man sie sehr, sehr weit entfernt im Universum sehen kann. Ein Grund, warum es interessant ist, dass wir es sehen, bevor der Stern zur Supernova geworden ist, ist, dass die Leute normalerweise Systeme wie dieses betrachten, nachdem sie zur Supernova gegangen sind. Jetzt haben wir also die Möglichkeit, es zu studieren und zu lernen, bevor die Supernova auftritt. Hoffentlich hilft uns dies dabei, einige der Feinheiten zu verstehen, wie hell die Supernova ist und wie sie verwendet werden in der Kosmologie.
Fraser: Und wie viel Zeit haben Sie Ihrer Meinung nach, bevor Sie Ihr Forschungsthema verlieren?
Dr. Sokoloski: Nun, das würde mich für den Rest meiner Karriere beschäftigen, damit ich nichts verliere. Aber ich weiß es nicht. Es ist schwer, Ihre Frage zu beantworten, da wir wissen, dass sie kurz vor der Supernova steht - aber ich kann Ihnen leider nicht sagen, ob es morgen oder in 1000 oder 100.000 Jahren sein wird.
Fraser: Glauben Sie, dass dies im Bereich von 100.000 Jahren wahrscheinlich ist?
Dr. Sokoloski: Ja, in diesem Sinne, in der Zeitskala des Universums, in einer kosmologischen Zeitskala, wird es sehr bald passieren. Nur aus menschlicher Sicht ist das schwer zu sagen. ob es bald 10.000 oder 100.000 Jahre sind.
Fraser: Nun, sagen wir mal, dass es in den nächsten Jahren nicht explodiert und das Streben Ihrer Arbeit ändert. Was werden Sie als nächstes suchen?
Dr. Sokoloski: Das erinnert mich an die andere Antwort auf Ihre Frage, bei der Sie gefragt haben, was wir daraus lernen. Die andere Sache, während wir beobachteten, wie sich diese Explosion nach außen bewegte, war, dass wir sahen, dass es bestimmte Erwartungen gibt, wie sich die Helligkeit ändern würde, wenn Sie eine perfekt sphärische Bewegung nach außen hätten, mit bestimmten anderen Eigenschaften, mit denen die Leute assoziieren - dass Theoretiker daran arbeiten Arten von Objekten annehmen. Wir haben festgestellt, dass diese Eigenschaften nicht eingehalten wurden und dass die Helligkeit viel schneller abnahm. Und das sagt uns, dass es möglich ist, dass dies keine schöne, ordentliche Kugelschale ist. Einige Funkbeobachtungen haben uns gezeigt, dass Sie möglicherweise tatsächlich eine Ringstruktur mit Jets haben. Wir wissen, dass es Jets gibt, wir haben sie im Radio gesehen, und jetzt arbeiten viele Leute daran, in solchen Systemen, in RS Oph selbst und anderen Sternexplosionen zu verstehen, was diese Strukturen erzeugt, die es nicht sind einfache kugelförmige Abflüsse, aber Jets, die ein häufiges Phänomen bei Sternexplosionen und auch im Universum sind. Von Galaxien aus sehen Menschen Jets, es scheint eine sehr verbreitete Struktur zu sein. Für RS Oph versuchen wir zu verstehen, dass dies etwas ist, das einer Nova-Explosion innewohnt, dass die Explosion selbst asymmetrisch ist und nicht auf der gesamten Oberfläche des Sterns dieselbe Stärke aufweist. Ist überall gleich oder ist es zum Beispiel an den Polen oder am Äquator stärker oder schwächer. Oder ist möglicherweise etwas in der Umgebung? Da es sich um einen Doppelstern handelt, handelt es sich um ein System mit einer bevorzugten Achse und Rotationsebene, mit der das Ejekta interagiert. Material, das sich möglicherweise auf einer Festplatte um die Binärdatei befindet, und das erzeugt die Struktur, die wir sehen. Ich denke, der nächste Schritt für RS Oph ist: Warum ist es asymmetrisch, warum bekommst du Jets?
