Eksploderende binære stjerner lyser himlen i 2022

Stellar kollisioner er en utrolig sjælden ting. Ifølge vores bedste skøn, sådanne hændelser forekommer kun i vores galakse (indenfor kuglehobe) en gang hvert 10.000 år. Det har kun været for nylig, takket være løbende forbedringer i instrumentering og teknologi, at astronomerne har kunnet observere sådanne fusioner, der finder sted. Som i endnu, har ingen nogensinde oplevet dette fænomen i aktion - men der kan være ved at ændre sig!

Ifølge studere fra et hold forskere fra Calvin College i Grand Rapids, Michigan, et binært stjernesystem, som sandsynligvis vil fusionere og eksplodere i 2022. Dette er en historisk fund, da det vil gøre det muligt for astronomerne at være vidne til en himmelsk fusion og eksplosion for første gang i historien. Hvad mere er, de hævder, vil denne eksplosion være synlig med det blotte øjne observatører her på Jorden.

Resultaterne blev præsenteret i sidste uge på 229. møde i American Astronomical Society (AAS). I en præsentation med titlen ”En Præcis forudsigelse af en Stellar Fusioner og Red Nova Outburst”, professor Lawrence Molnar og hans team delte fund, der indikerer, hvordan denne binære par vil fusionere i omkring seks år. Denne begivenhed, de hævder, vil forårsage et udbrud af lys så stærkt, at det bliver den klareste objekt på nattehimlen.

Denne binære stjernesystem, der er kendt som VIF 9832227, er en, der Prof. Molnar og hans kolleger - som omfatter studerende fra Apache punkt Observatory og University of Wyoming - har været overvågning siden 2013. Hans interesse i stjernen blev pikeret under en konference i 2013, hvor Karen Kinemuchi (en astronomer med Apache punkt Observatory) præsenterede resultater om lysstyrken ændres i stjernen.

Dette førte til spørgsmål om karakteren af ​​denne stjerne-system - specielt, om det var en pulsar eller et binært par. Efter at have foretaget deres egne observationer ved hjælp af Calvin observatorium Prof. Molnar og hans kolleger konkluderede, at stjernen var en kontakt binær - en klasse af binær stjerne, hvor de to stjerner er tæt nok til at dele en atmosfære. Dette bragte til at tænke på lignende forskning i fortiden om andet binært stjernesystem kaldet V1309 Scorpii.

Denne binære par havde også en delt atmosfære og over tid, holdt deres omløbstid faldende indtil (i 2008) de uventet kolliderede og eksploderede. At tro, at VIF 9832227 ville gennemgå en lignende skæbne, de begyndte at gennemføre test for at se, om den stjerne systemet blev udstille den samme adfærd. Det første skridt var at gøre spektroskopiske observationer at se, om deres bemærkninger kunne forklares ved tilstedeværelsen af ​​en følgesvend stjerne.

Som Cara Alexander, en Calvin Gymnasiet og en af ​​medforfatterne på holdets forskning papir, forklarede i et kollegium pressemeddelelse:

”Vi var nødt til at udelukke muligheden for en tredje stjerne. Det ville have været en fodgænger, kedeligt forklaring. Jeg var behandler data fra to teleskoper og opnåede billeder, der viste en underskrift i vores stjerne og ingen tegn på en tredje stjerne. Så vidste vi, vi ledte på det rigtige. Det tog det meste af sommeren til at analysere data, men det var så spændende. At være en del af denne forskning, jeg ikke kender noget andet sted, hvor jeg ville få en mulighed ligesom at-Calvin er et fantastisk sted.”

Det næste skridt var at måle parret omløbstid, for at se det i virkeligheden var at få kortere over tid - hvilket tyder på, at stjernerne bevægede sig tættere på hinanden. I 2015, Prof. Molnar og hans team besluttet, at stjernerne i sidste ende ville kollidere, hvilket resulterer i en form for stjernernes eksplosion kendt som en ”Red Nova”. I første omgang, de skønnede det ville finde sted mellem 2018 og 2020, men har siden lagt den dato 2022.

Derudover har de forudser, at briste af lys det vil medføre, vil være lyse nok til at blive set fra Jorden. Stjernen vil være synlig som en del af konstellation Cygnus, og det ser ud som en tilføjelse stjerne i den velkendte Nordkorset stjerne mønster (se ovenfor). Dette er en historisk sag, da ingen astronom nogensinde har været i stand til præcist at forudsige, hvornår og hvor en himmelsk kollision ville finde sted i fortiden.

Hvad mere er, denne opdagelse er uhyre vigtig, fordi den repræsenterer et brud med den traditionelle opdagelse proces. Ikke alene har små forskningsinstitutioner og universiteter ikke været dem for at tage føringen på den slags opdagelser i fortiden, men elev-og-lærerteams har heller ikke været dem, der fik til at gøre dem. Som Molnar forklarede det:

”De fleste store videnskabelige projekter er udført i enorme grupper med tusindvis af mennesker og milliarder af dollars. Dette projekt er lige det modsatte. Det er blevet gjort ved hjælp af en lille kikkert, med en professor og et par studerende, der ønsker noget, der er ikke sandsynligt. Ingen har nogensinde har forudsagt en nova eksplosion før. Hvorfor betale nogen til at gøre noget, som næsten helt sikkert ikke vil lykkes? Det er en høj risiko forslag. Men på Calvin det er kun min risiko, og jeg kan bruge mit arbejde på interessante, åbne spørgsmål til at bringe ekstra spænding ind i mit klasseværelse. Nogle projekter har stadig en fordel, når man ikke har så meget tid eller penge.”

I løbet af det næste år, vil Molnar og hans kolleger være overvågning VIF 9832227 omhyggeligt, og i flere bølgelængder. Dette vil ske ved hjælp af NROA s Very Large Array (VLA), NASAs Infrarøde Teleskop Facility på Mauna Kea, og ESAs XMM-Newton rumfartøj. Disse observatorier vil studere stjernens radio, infrarød og X-ray emissioner hhv.

Molnar forventer også, at amatørastronomer vil kunne følge parrets orbital timing og variationer i lysstyrke. Og hvis han og hans holds forudsigelser er korrekte, alle studerende og stjernekigger på den nordlige halvkugle - for ikke at nævne folk, der bare tilfældigvis er en tur - vil være medvidende om den fantastiske lysshow. Dette vil helt sikkert blive en once-in-a-lifetime begivenhed, så stay tuned for mere information!

Interessant nok, denne historiske opdagelse er også genstand for en dokumentarfilm. Med titlen ”Luminous”, dokumentarfilmen - der er instrueret af Sam Smartt, en Calvin professor i kommunikation kunst og videnskab - krøniker den proces, der førte Prof. Molnar og hans team for at gøre dette uden fortilfælde opdagelse. Filmen vil også omfatte optagelser af den røde Nova, som det sker i 2022, og forventes at blive frigivet engang i 2023.

KILDE