Vor über zwei Jahren beobachtete die Fermi-LAT-Kollaboration ein Ereignis zum Öffnen von Ohren und Augen - genau den Ort, an dem eine Sternexplosion namens Nova eine der energiereichsten Formen elektromagnetischer Wellen aussendete… Gammastrahlen. Als es 2012 zum ersten Mal entdeckt wurde, war es ein Rätsel, aber die Ergebnisse könnten sehr gut darauf hinweisen, was Gammastrahlenemissionen verursachen kann.
"Wir haben nicht nur herausgefunden, woher die Gammastrahlen stammen, sondern auch einen Blick auf ein bisher nicht gesehenes Szenario geworfen, das bei anderen Nova-Explosionen häufig vorkommt", sagte Laura Chomiuk von der Michigan State University.
Eine Nova? Laut den Fermi-Forschern resultiert eine klassische Nova aus außer Kontrolle geratenen thermonuklearen Explosionen auf der Oberfläche eines weißen Zwergs, der Materie von einem massearmen Hauptsequenz-Sternbegleiter ansammelt. Während es sich im Material sammelt, stößt das thermonukleare Ereignis Trümmer in den umgebenden Raum aus. Astronomen hatten jedoch nicht erwartet, dass dieses "normale" Ereignis energiereiche Gammastrahlen erzeugt!
Das Fermi-LAT-Team erklärt: „Die Gammastrahlendetektionen deuten auf unerwartete hochenergetische Teilchenbeschleunigungsprozesse hin, die mit dem Massenausstoß von thermonuklearen Explosionen in einer unerwarteten Klasse galaktischer Gammastrahlenquellen verbunden sind.“
Während das Fermi-Raumschiff der NASA eine Nova namens V959 Mon beobachtete, die etwa 6500 Lichtjahre von der Erde entfernt war, waren auch andere Radioteleskope damit beschäftigt, die Gammastrahlenvorfälle zu erfassen. Das Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) dokumentierte Radiowellen, die von der Nova kamen. Die Quelle dieser Emissionen könnten subatomare Partikel sein, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegen und mit Magnetfeldern interagieren - eine Bedingung, die zur Erzeugung von Gammastrahlen erforderlich ist. Diese Ergebnisse wurden durch die extrem scharfe Funkvision des Very Long Baseline Array (VLBA) und des europäischen VLBI-Netzwerks gestützt. Sie enthüllten zwei Knoten in den Funkbeobachtungen - Knoten, die sich voneinander entfernten. Zusätzliche Studien wurden mit e-MERLIN in Großbritannien und eine weitere Runde von VLA-Beobachtungen im Jahr 2014 durchgeführt. Jetzt konnten Astronomen beginnen, das Rätsel zu lösen, wie Radioknoten und Gammastrahlen erzeugt werden.
Laut der NRAO-Pressemitteilung geben der Weiße Zwerg und sein Begleiter einen Teil ihrer Orbitalenergie auf, um einen Teil des Explosionsmaterials zu verstärken, wodurch sich das ausgestoßene Material in der Ebene ihrer Umlaufbahn schneller nach außen bewegt. Später bläst der Weiße Zwerg einen schnelleren Wind von Partikeln ab, die sich größtenteils nach außen entlang der Pole der Orbitalebene bewegen. Wenn der sich schneller bewegende polare Fluss auf das sich langsamer bewegende Material trifft, beschleunigt der Schock die Partikel auf die Geschwindigkeit, die zur Erzeugung der Gammastrahlen und der Knoten der Funkemission erforderlich ist.
"Indem wir dieses System im Laufe der Zeit beobachteten und sahen, wie sich das Muster der Funkemission änderte, und dann die Bewegungen der Knoten verfolgten, sahen wir das genaue Verhalten, das von diesem Szenario erwartet wurde", sagte Chomiuk.
Die Beobachtungen von V959 Mon waren jedoch nicht das Ende der Geschichte. Laut Fermi-LAT-Aufzeichnungen wurden 2012 und 2013 drei Novae in Gammastrahlen nachgewiesen und standen im Gegensatz zu der ersten mit Gammastrahlen detektierten Nova V407 Cygni 2010, die zu einer seltenen Klasse symbiotischer Binärsysteme gehört. Trotz wahrscheinlicher Unterschiede in der Zusammensetzung und Masse ihrer Vorläufer der Weißen Zwerge werden die drei klassischen Novae in ähnlicher Weise als transiente Gammastrahlenquellen mit weichem Spektrum charakterisiert, die über einen Zeitraum von 2-3 Wochen nachgewiesen wurden.
„Dieser Mechanismus kann solchen Systemen gemeinsam sein. Der Grund, warum die Gammastrahlen zum ersten Mal in V959 Mon gesehen wurden, ist, dass sie nahe beieinander liegen “, sagte Chomiuk. Da die in V959 Mon beobachtete Art des Auswurfs auch in anderen Doppelsternsystemen zu sehen ist, können die neuen Erkenntnisse den Astronomen helfen, die Entwicklung dieser Systeme zu verstehen. Diese Phase der „gemeinsamen Hüllkurve“ tritt in allen nahen Doppelsternen auf und ist kaum bekannt. "Wir können Novae möglicherweise als" Testbed "verwenden, um unser Verständnis dieser kritischen Phase der binären Evolution zu verbessern", erklärt Chomiuk.
Quelle der Originalgeschichte: Radioteleskope enträtseln das Geheimnis der Nova Gammastrahlen vom National Radio Astronomy Observatory. Chomiuk arbeitete mit einem internationalen Team von Astronomen zusammen. Die Forscher berichteten über ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Nature“.
