Wiederkehrende Novae, leichte Echos und das Geheimnis von T Pyxidis

Einige der gewalttätigsten Ereignisse in unserem Universum waren heute Morgen im 222 Gegenstand der Diskussion^nd Treffen der American Astronomical Society in Indianapolis, Indiana, als Forscher kürzlich Beobachtungen von Lichtechos enthüllten, die als Ergebnis von Sternexplosionen gesehen wurden.

Ein leichtes Echo tritt auf, wenn wir Staub und ausgestoßenes Material sehen, das von einer brillanten Nova beleuchtet wird. Ein ähnliches Phänomen führt zu einem sogenannten Reflexionsnebel. Ein Stern soll Nova werden, wenn ein weißer Zwergstern Material von einem Begleitstern abzieht. Dieser angesammelte Wasserstoff baut sich unter enormem Druck auf und löst einen kurzen Ausbruch der Kernfusion aus.

Ein ganz besonderer und seltener Fall ist eine Klasse von kataklysmischen Variablen, die als bekannt sind wiederkehrende Novae. Weniger als ein Dutzend dieser Arten von Sternen sind in unserer Galaxie bekannt, und der berühmteste und bizarrste Fall ist der von T Pyxidis.

T Pyxidis befindet sich im südlichen Sternbild Pyxis und bewegt sich im Allgemeinen um +15^th Größe, ein schwaches Ziel, selbst in einem großen Hinterhofteleskop. Es war jedoch anfällig für große Ausbrüche, die sich ungefähr alle 20 Jahre der Helligkeit mit bloßem Auge näherten und eine Stärke von +6,4 erreichten. Das ist eine fast 4.000-fache Helligkeitsänderung.

Aber das Geheimnis um diesen Stern hat sich nur vertieft. Acht Ausbrüche wurden von 1890 bis 1966 von Astronomen überwacht, und dann… nichts. T Pyxidis schwieg jahrzehntelang. Die Spekulation verlagerte sich von wann T Pyxidis würde auftauchen Warum Dieser Stern erlebte plötzlich eine lange Phase der Stille.

Könnten Modelle für wiederkehrende Novae einer Überholung bedürfen?

T Pyxidis beantwortete schließlich 2011 die Fragen der Astronomen und erlebte seinen ersten Ausbruch seit 45 Jahren. Und diesmal hatten sie das Hubble-Weltraumteleskop zur Hand, um das Ereignis mitzuerleben.

Tatsächlich war Hubble gerade beim letzten Besuch des Space Shuttles renoviert worden Atlantis zum umlaufenden Observatorium im Jahr 2009 auf STS-125 mit der Installation seiner Weitfeldkamera 3, mit der der Ausbruch von T Pyxidis überwacht wurde.

Die Hubble-Beobachtung des Lichtechos sorgte auch für Astronomen für einige Überraschungen.

"Wir haben voll und ganz damit gerechnet, dass dies eine Kugelschale ist", sagte Arlin Crotts von der Columbia University und bezog sich dabei auf die Ejekta in der Nähe des Sterns. "Diese Beobachtung zeigt, dass es sich um eine Scheibe handelt, die mit sich schnell bewegenden Ejekta aus früheren Ausbrüchen bevölkert ist."

In der Tat eröffnet diese Entdeckung einige aufregende Möglichkeiten, z. B. die Möglichkeit für Forscher, die Anatomie früherer Ausbrüche des Sterns abzubilden, während sich das Lichtecho wie eine chinesische Laterne entwickelt und das 3D-Innere der Scheibe beleuchtet. Die Scheibe ist etwa 30 Grad zu unserer Sichtlinie geneigt, und Forscher schlagen vor, dass der Begleitstern eine Rolle bei der Formgebung seiner Struktur von einer Kugel zu einer Scheibe spielen könnte. Die Materialscheibe, die T Pyxidis umgibt, ist enorm, ungefähr 1 Lichtjahr im Durchmesser. Dies ergibt einen scheinbaren Ringdurchmesser von 6 Bogensekunden (ungefähr 1/8 der scheinbaren Größe des Jupiter im Gegensatz), gesehen von unserem irdischen Standpunkt aus.

Paradoxerweise können sich leichte Echos mit überluminaler Geschwindigkeit bewegen. Diese Illusion ist ein Ergebnis der Geometrie des Weges, den das Licht nimmt, um den Betrachter zu erreichen, ähnliche Entfernungen zu überqueren, aber zu unterschiedlichen Zeiten anzukommen.

Apropos Entfernung: Die Messung der Lichtechos hat die Astronomen erneut überrascht. T Pyxidis befindet sich etwa 15.500 Lichtjahre entfernt, am oberen Ende von 10% des vorherigen geschätzten Bereichs von 6.500 bis 16.000 Lichtjahren. Dies bedeutet, dass T Pyxidis ein an sich helles Objekt ist und seine Ausbrüche noch energischer sind als gedacht.

Lichtechos wurden in der Umgebung anderer Novae untersucht, aber dies war das erste Mal, dass Wissenschaftler sie umfassend in drei Dimensionen abbilden konnten.

"Wir haben alle gesehen, wie das Licht von Feuerwerkskörpern während des großen Finales den Rauch und den Ruß von den Granaten zu Beginn der Show aufleuchtet", sagte Teammitglied Stephen Lawrence von der Hofstra University. "In analoger Weise verwenden wir Licht aus dem jüngsten Ausbruch von T Pyx und dessen Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit, um seine Feuerwerkskörper aus den vergangenen Jahrzehnten zu zerlegen."

Die Forscher berichteten dem Space Magazine auch über die Rolle, die Amateurastronomen bei der Überwachung dieser Ausbrüche gespielt haben. Es gibt nur so viel „Umfangszeit“, von der nur sehr wenig ausschließlich für das Studium von Lichtechos verwendet werden kann. Amateure und Mitglieder der American Association of Variable Star Observers (AAVSO) sind oft die ersten, die die Profis auf einen Ausbruch aufmerksam machen. Ein berühmtes Beispiel hierfür war 2010, als die in Florida ansässige Hinterhofbeobachterin Barbara Harris als erste einen Ausbruch von wiederkehrenden Novae U Scorpii entdeckte.

Und obwohl T Pyxidis in den nächsten Jahrzehnten möglicherweise ruht, gibt es einige andere wiederkehrende Novae, die es wert sind, weiter untersucht zu werden:

Wiederkehrende Novae haben eindeutig eine Geschichte, die uns erzählt, welche Rolle sie im Kosmos spielen. Herzlichen Glückwunsch an Lawrence und sein Team zu dieser Entdeckung. Halten Sie Ausschau nach zukünftigen Feuerwerken dieser seltenen Klasse von Sternen!

Lesen Sie hier die Original-Pressemitteilung der NASA und mehr zu T Pyxidis.