18.05.24: En gang i perioden frem til midten av september ventes en uvanlig lyssterk nova å oppstå i stjernebildet Corona Borealis – Den nordlige krone. På våre breddegrader vil vi ha panoramautsikt mot fenomenet – dersom det ikke finner sted på et tidspunkt da sommerhimmelen er for lys. Dette er et ekstremt sjeldent varsel og derfor en unik anledning til å oppleve et virkelig spennende og dramatisk himmelfenomen!
av Knut Jørgen Røed Ødegaard
Glødende gassrester etter den lyssterke novaen GK Persei i 1901 fotografert i 2015 med røntgenteleskopet Chandra, samt i synlig lys og i radio.
Foto: X-ray: NASA/CXC/RIKEN/D.Takei et al; Optical: NASA/STScI; Radio: NRAO/VLA
Novaer er den vanligste formen for eksplosjon og forekommer i tette dobbeltstjernesystemer bestående av en hvit dverg og enten en vanlig stjerne eller en rød kjempe. Hvite dverger er kompakte og små rester av stjerner relativt liten masse (mindre enn 6-8 solmasser) som har dødd. Hvite dverger er typisk på størrelse med jordkloden og så tette at en klump på størrelse med en sukkerbit fra dvergen ville veid 10-30 tonn på Jorden.
I tette dobbeltstjernesystemer (med baneperioder på fra ett til noen få døgn) kan dvergen trekke til seg materiale fra den mer normale ledsagerstjernen. Denne hydrogenrike gassen legger seg rundt den hvite dvergen, blir presset sammen og stadig mer oppvarmet som en følge av varme fra dvergen og sammenpressingen.
En hvit dverg trekker til seg gass fra en ledsagende rød kjempe. Gassen går i spiral inn mot dvergen og blir samtidig presset sammen og varmet opp.
Illustrasjon: INASA/CXC/M.Weiss
Til slutt blir temperaturen så høy (rundt 20 millioner grader) at atomkjernene begynner å fusjonere til helium gjennom den såkalte CNO-syklusen– en prosess som frigjør enorme energimengder og er den samme prosessen som driver Solen og de fleste andre stjernene. Men det er en vesentlig forskjell: I tilfellet med hvite dverger skjer fusjonsprosessene på overflaten og ikke dypt inne i kjernen som i en normal stjerne er omgitt av hundretusener av kilometer med beskyttende gass. Det meste av energien kan dermed forsvinne rett ut i verdensrommet, og vi har panoramautsikt til eksplosjonen!
Skjematisk fremstilling av hvordan fire hydrogenatomer fusjonerer til et heliumatom. Massen til heliumatomet er litt mindre enn massen til hydrogenatomet, massedifferansen er omgjort til energi som får stjernen til å lyse.
Illustrasjon: Sannes & Ødegaard
Nedtellingen er i gang!
En slik eksplosiv forbrenning – fusjon – skjer på overflaten av den hvite dvergen og forårsaker det vi ser som en novaeksplosjon. Eksplosjonen ødelegger verken den hvite dvergen eller ledsagerstjernen. Når alt har roet seg, vil derfor den hvite dvergen fortsette å meske seg på stoff fra ledsageren, og det bygger seg opp mot en ny eksplosjon.
Dette fenomenet kalles en rekurrent, eller gjentagende nova, og det er dette vi snart kommer til å bli vitner til!
Vi kjenner bare noen få gjentagende novaer, stjernen T Coronae Borealis som er rundt 3000 lysår fra Jorden i stjernebildet Corona Borealis (Den nordlige krone), er en av de som forårsaker slike nova-eksplosjoner. Denne stjernen var sist gang nova i 1946 og før det i 1866.
Forskerne har gått gjennom store mengder gamle observasjoner og andre beskrivelser og funnet at tidligere ukjente utbrudd fant sted høsten 1787 og høsten 1217. Mellom de fire siste utbruddene har det i gjennomsnitt gått 78,8 +/- 0,4 år. Det samme gjennomsnittet tilbake til 1217 er 81,4 år. Se også flere detaljer her.
Basert på dette samt observasjoner av nylige endringer på denne stjernen som også fant sted kort tid før forrige eksplosjon, har man forventet at årets utbrudd skal starte en gang mellom mars og september. Blant annet avtok lysstyrken til T Coronae Borealis våren 2023 til +12,3. En tilsvarende lyssvekkelse fant sted et års tid før utbruddet i 1946. Basert på disse observasjonene har man forventet en novaeksplosjon mellom mars og september i år. Siden en del av denne perioden allerede er passert, må nova-utbruddet derfor nærme seg!
Hva vil skje?
T CrB går i bane rundt en rød kjempestjerne som for øyeblikket har astronomisk lysstyrke +10. Det betyr at man trenger en stjernekikkert for å få øye på den. Baneperioden til de to stjernene er 228 døgn, vi ser banen i en vinkel på 67 grader og stjernene er 0,54 Au fra hverandre (avstanden Jorden – Solen er 1 AU).
Under eksplosjonen vil lysstyrken øke raskt til +2 – omtrent samme lysstyrke som Polarstjernen – og så lenge himmelen ikke er for lys vil fenomenet være veldig lett å se uten kikkerthjelp. Maksimal lysstyrke nådde trolig 2,0 den 12. mai 1866 og 3,0 den 9. februar 1946.
Lysstyrken avtar ganske raskt etter å ha nådd sitt maksimum, og i tilfellet med T Coronae Borealis tar det bare 6 døgn før lysstyrken har avtatt med 3 astronomiske enheter og begynner å forsvinne ut av syne uten bruk av kikkert.
Stjernebildet Corona Borealis med stjernen T CrB markert med en rød sirkel – det er der den historiske novaeksplosjonen kommer til å finne sted i år!
Illustrasjon: Wikipedia / PopePompus
Lysstyrken til novaen under utbruddet i 1946. Legg merke til at det er et moderat fall i lysstyrke noen måneder for utbruddet. Et tilsvarende fall ble observert i mars og april 2023.
Illustrasjon: Wikipedia / PopePompus
Spektakulær fremtid!
Nova-eksplosjonen blir spektakulær siden lett kan ses med det blotte øye og vil også være en historisk himmelbegivenhet siden det vil være en av ytterst få stjerneeksplosjoner som har blitt varslet! Men et enda mer spektakulært fenomen kan inntreffe i denne stjernen på et senere tidspunkt:
Nova-eksplosjonene, som i dette tilfellet finner sted med omtrent 80 års mellomrom, klarer ikke å kaste av alt stoffet som har samlet seg på den hvite dvergen siden forrige eksplosjon. Sakte, men sikkert øker dermed massen til den hvite dvergen, og dette kommer til å ende i en virkelig dramatisk eksplosjon en gang i fremtiden.
Massen til den hvite dvergen er 1,37 solmasser, så den nærmer seg massegrensen på 1,44 solmasser, den såkalte Chandrasekhars grense. Dette er den største massen en hvit dverg normalt kan ha – dersom grensen overskrides, begynner dvergen å kollapse. Dermed stiger temperaturen drastisk, fusjonsprosesser starter og omdanner gassen til tyngre grunnstoffer samtidig som enorme energimengder frigjøres: Dvergen eksploderer som en supernova type Ia.
Denne vil lyse flere hundre tusen ganger kraftigere enn den kommende novaen og bli et av de mest spektakulære himmelfenomenene menneskeheten har opplevd! Selv om massen begynner å nærme seg den kritiske grensen, kan det ta flere hundre tusen år før dvergen når grensen og eksploderer. Stjernen Betelgeuse og dens kommende eksplosjon.
Slik vil trolig stjernen T CrB eksplodere som supernova en gang i fremtiden.
Animasjon: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab / Youtube
Forsiden
