Et internationalt team af nukleare astrofysikere har kastet nyt lys over de eksplosive stjernebegivenheder kendt som novae.
Kunstnerisk billede af en novaeksplosion, der viser det binære stjernesystem. Billedkredit: David A Hardy og STFC.
Disse dramatiske eksplosioner er drevet af nukleare processer og synliggør tidligere usete stjerner i kort tid. Forskerholdet målte nukleare strukturen i den radioaktive neon, der blev produceret gennem denne proces, i en hidtil uset detalje.
Deres fund, rapporteret i det amerikanske tidsskrift Physical Review Letters, viser, at der er langt mindre usikkerhed i, hvor hurtigt en af de vigtigste nukleare reaktioner vil forekomme såvel som i den endelige overflod af radioaktive isotoper, end der tidligere er antydet.
Anført af University of York, UK, og Universitat Politècnica de Catalunya og Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, Spanien, vil fundene hjælpe med fortolkningen af fremtidige data fra gammastråleobservationssatellitter.
GK Persei 1901 - udsigt over ejecta et århundrede efter nova-eksplosionen. Billedkredit: Adam Block / NOAO / AURA / NSF.
Mens store stjerner afslutter deres liv med spektakulære eksplosioner kaldet supernovaer, oplever mindre stjerner, kendt som hvide dværgstjerner, undertiden mindre, men stadig dramatiske eksplosioner kaldet nova. De lyseste novaeksplosioner er synlige for det blotte øje.
En nova opstår, når en hvid dværg er tæt nok på en ledsagerstjerne til at trække materie - for det meste brint og helium - fra de ydre lag af den stjerne til sig selv og opbygge en konvolut. Når der er samlet nok materiale på overfladen, opstår der en spræng af kernefusion, der får den hvide dværg til at lysne og udvise det resterende materiale. Inden for et par dage til måneder aftager glødet. Fænomenet forventes at gentage sig igen efter typisk 10.000 til 100.000 år.
Traditionelt observeres novaer i de synlige og nærliggende bølgelængder, men denne emission vises kun cirka en uge efter eksplosionen og giver derfor kun delvis information om begivenheden.
Dr. Alison Laird, fra University of Yorks Department of Physics, sagde: ”Eksplosionen er grundlæggende drevet af nukleare processer. Strålingen i forbindelse med forfaldet af isotoper - især fra en isotop af fluor - søges aktivt af nuværende og fremtidig gammastråle, der observerer satellitopgaver, da den giver direkte indsigt i eksplosionen.
”For at blive fortolket korrekt skal de nukleare reaktionshastigheder, der er involveret i produktionen af fluorisotop, være kendte. Vi har vist, at tidligere antagelser om centrale nukleare egenskaber er forkerte og har forbedret vores viden om den nukleare reaktionsvej. ”
Det eksperimentelle arbejde blev udført på Maier-Leibnitz-laboratoriet i Garching, Tyskland, og forskere fra University of Edinburgh spillede en nøglerolle i fortolkningen af dataene. Undersøgelsen involverede også forskere fra Canada og De Forenede Stater.
Dr. Anuj Parikh fra Departament de Fisica i Enginyeria Nuclear ved Universitat Politècnica de Catalunya sagde: ”Observationen af gammastråler fra nova ville hjælpe med til bedre at bestemme nøjagtigt, hvilke kemiske elementer der syntetiseres i disse astrofysiske eksplosioner. I dette arbejde er detaljer, der kræves for at beregne produktionen af den centrale radioaktive fluorisotop, blevet målt nøjagtigt. Dette giver mulighed for en mere detaljeret undersøgelse af processerne og reaktionerne bag novaen. ”
Dette arbejde er del af et igangværende forskningsprogram der undersøger, hvordan elementerne syntetiseres i stjerner og stjernernes eksplosioner.
Via University of York