Nova - nej ikke supernova - overrasker forskere med stråling og chokbølger

Du har sikkert hørt om supernovaer. Døende stjerner, som afslutter deres liv i en dramatisk eksplosion. Men har du også hørt om novaer?

De dukker op som lysende prikker på nattehimlen over os med jævne mellemrum. Et fascinerende lys-fænomen, som har været studeret i århundreder, og som faktisk har fået sit navn af den berømte, danske astronom Tycho Brahe.

Men selvom vi har kendt og kigget på novaerne igennem århundreder, bærer de fortsat på hemmeligheder. For hvordan bliver deres blændende lys skabt?

»Vores viden om, hvordan novaernes lys bliver skabt, blev grundlagt i 70’erne. Men i de senere år har vi pludselig opdaget, at novaer ikke kun udsender synligt lys, men også kraftig stråling. Det kan ikke forklares med den gamle teori,« fortæller Luca Izzo, astrofysiker og postdoc ved Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet.

En række heldige sammentræf og studier af en nova, har betydet, at han sammen med internationale forskere nu kan præsentere en ny model for, hvordan novaers blændede lys og stråling bliver skabt.

'Nye' stjerner er gamle

For at forstå de nye resultater skal vi først kaste et blik på, hvad en nova egentlig er for en størrelse. Navnet ‘nova’ er latin og betyder ‘ny’, fordi en nova godt kan ligne en ny stjerne, som pludselig dukker op på himlen i en kort periode.

I virkeligheden stammer lyset faktisk fra en gammel stjerne - en såkaldt hvid dværg, som er en meget tung og kompakt stjerne i slutningen af sin livsfase.

Den hvide dværg er i kredsløb med en anden stjerne, og den ‘suger’ gas og andet materiale til sig fra sin følgesvend.

»Den hvide dværg modtager en masse materiale fra sin følge-stjerne. Det ophober sig på den hvide dværgs overflade, og til sidst kan der opstå termonukleare reaktioner (kernereaktioner, red.). Det er eksplosioner, som minder om de processer, som foregår på Solen. Her foregår det bare på overfladen af en hvid dværg,« forklarer Maximilian Stritzinger, som er lektor og astrofysiker på Aarhus Universitet og ikke har været en del af det nye studie.

Eksplosionerne på overfladen af en hvid dværg kan medføre, at der bliver udsendt lys og andet materiale. Og siden 1970’erne har det netop været forklaringen på, hvor novaerne fik deres berømte lys fra: Det var termonuklare eksplosioner på overfladen af hvide dværge.

\ Læs mere

Hvorfor lyser stjernerne?

Nye gamma-briller

Men i 2008 opsendte NASA sin rumsonde Fermi, som begyndte at studere nattehimlen med særlige briller: Den kiggede efter udsendelse af gammastråling, som er en meget energirig form for stråling.

Fermi fandt flere tilfælde af novaer, som ikke blot udsendte synligt lys. De udsendte også den voldsomme gammastråling, som ikke kan ses med det blotte øje.

»Problemet er, at termonukleare eksplosioner ikke kan føre til udsendelse af gammastråling. Så man vidste ikke, hvad der foregik,” fortæller Luca Izzo.

»For at der kan blive udsendt gammastråling, er der nødt til at være partikler, som bliver accelereret op til ekstremt høj hastighed - tæt på lysets hastighed,« tilføjer han.

Held - og tilfældigheder

Spørgsmålet var, om der var andet på spil blandt novaer end blot termonukleare eksplosioner - og skulle man pludselig til at se sig om efter andre forklaringer end den anerkendte nova-teori fra 1970’erne?

Spørgsmålene forblev ubesvarede, fordi forskerne manglede gode data, som kunne fastslå, om gammastrålingen blev udsendt af samme proces som det synlige lys fra novaen.

Lidt held og tilfældigheder førte imidlertid til et gennembrud i sagen i marts 2018. På det tidspunkt dukkede novaen ‘V906 Carina’ nemlig op på nattehimlen, cirka 13.000 lysår væk fra Jorden.

I første omgang blev novaen spottet af teleskoper på Jorden. Men forskerne var så heldige, at flere rumteleskoper tilfældigvis også havde deres blik rettet mod novaen.

»Det er tilfældigt, men det er rigtig heldigt for dem, for det betyder, at de kan få nogle nogle super cool data og målinger af novaen,« siger Maximilian Stritzinger.

Samme oprindelse

Satellitten BRITE har blandt andet studeret det synlige lys fra ‘V906 Carina’, mens Fermi har haft sit gamma-blik rettet mod novaen. Og det har vist sig, at udsendelsen af synligt lys ‘svinger’ i præcis samme takt som udsendelsen af gammastråling:

»Vi kan se, at udsendelsen af synligt lys korrelerer (passer sammen med, red.) meget præcist med udsendelsen af gammastråling. Det betyder altså, at både det synlige lys og gammastrålingen bliver skabt af den samme fysiske proces,« forklarer Luca Izzo.

Med andre ord har det synlige lys fra novaen efter alt at dømme samme oprindelse som gammastrålingen.

Men da nova-teorien fra 1970’erne ikke kan forklare udsendelsen af gammastråling, har forskerne været nødt til at udvikle en ny teori.

\ Læs mere

Mystisk gammastråling kommer fra vores egen atmosfære

En chokbølge

Grundelementerne i den nye teori er de samme som den gamle: Der foregår fortsat en termonuklear eksplosion på overfladen af en hvid dværg, og ved eksplosionen bliver materiale fra overfladen af den hvide dværg skudt afsted ud i rummet.

»Men vi mener, at der foregår mindst to og måske flere udsendelser af materiale fra den hvide dværg. Den første udsendelse af materiale er langsommere end den næste. Det betyder, at den på et tidspunkt vil blive indhentet,« forklarer Luca Izzo.

De to forskellige udsendelser af materiale fra den hvide dværg støder altså ind i hinanden. Og ifølge den nye teori er sammenstødet så voldsomt, at der opstår en chokbølge, og dermed bliver der både udsendt synligt lys og gammastråling.

»Det er lidt det samme som, når et jagerfly bryder igennem lydmuren og skaber et chok, som udløser et højt supersonisk brag. I en nova-eksplosion skaber chokket blot lys og gammastråler i stedet for lyd,« forklarer Luca Izzo.

Men skal vi så forkaste den gamle teori om, at lyset fra novaer bliver skabt af termonukleare eksplosioner på overfladen af hvide dværge?

»Nej, det er stadig termonukleare reaktioner, som sørger for, at der bliver udsendt materiale fra den hvide dværg - bare ad flere omgange. Men bagefter sker sammenstødet og chokbølgen, og det giver formentlig anledning til det meste af novaens lys,« fortæller Luca Izzo.

Løse ender i teorien

Den nye teori har dog fortsat har flere løse ender, indrømmer han. Eksempelvis har Luca Izzo og kollegerne endnu ikke en forklaring på, hvorfor den hvide dværg skulle udsende sit materiale ad flere omgange.

»Den oprindelige teori siger, at der bare sker en enkelt udsendelse af materiale, men her siger de, at der sker to eller flere. Men vi mangler stadig en fysisk forklaring på hvorfor. Hvad er årsagen til alle disse udsendelser?« siger Maximilian Stritzinger og tilføjer:

»Det betyder ikke, at den nye teori er forkert eller dårlig. Det er en rigtig fin og sandsynlig teori, som bygger på nogle super cool data, men der skal mere forskning til, før vi ved, om teorien holder vand.«

Spor i et vigtigt mysterium

Begge forskere påpeger imidlertid, at det nye studie måske kan blive et vigtigt spor i løsningen af et andet stort mysterium:

Nemlig spørgsmålet om, hvorvidt almindelige novaer er stamfædre til en særlig type stjerneeksplosioner: Type1a-supernovaer.

Type 1a-supernovaer har været afgørende for vores forståelse af universet og har blandt andet vist os, at universet udvider sig - og dermed givet anledning til teorien om, at størstedelen af universet består af mørk energi (læs mere i artiklen: Nobelprismodtager: Sådan fandt jeg ud af, hvor hurtigt universet udvider sig)

»Hvis vi kan blive bedre til at forstå klassiske novaer, kan vi måske også blive bedre til at forstå type 1a-supernovaer. Så vi håber, det kan åbne døren til helt nye forskningsområder, som kan gøre os klogere på universet,« slutter Luca Izzo.

\ Læs mere

Den store illusion: Derfor kan vi ikke se de stjerner, der er tæt på os

\ Læs mere

Hvid dværgstjerne eksploderer som supernova