I dati d’archivio di Kepler rivelano le prime fasi di un evento drammatico. Una nova nana precedentemente sconosciuta che ha subito una super esplosione, illuminandosi di un fattore di 1.600 volte in meno di un giorno. Mentre lo sfogo stesso ha una spiegazione teorica, il lento aumento di luminosità che lo ha preceduto rimane un mistero.
La navicella spaziale Kepler della NASA è stata progettata per trovare esopianeti cercando le stelle che si oscurano quando un pianeta passa di fronte alla stella. Fortuitamente, lo stesso design la rende ideale per individuare altri transienti astronomici – oggetti che si illuminano o si oscurano nel tempo. Una nuova ricerca di dati d’archivio di Kepler ha scoperto un’insolita super esplosione di una nova nana precedentemente sconosciuta. Il sistema si è illuminato di un fattore di 1.600 su meno di un giorno prima di svanire lentamente.
Il sistema stellare in questione è costituito da una stella nana bianca con una nana bruna compagna con circa un decimo della massa della nana bianca. Una nana bianca è il nucleo residuo di una stella un tempo simile al Sole che contiene circa il valore del materiale di un Sole in un globo delle dimensioni della Terra. Una nana bruna è invece un oggetto con una massa compresa tra 10 e 80 volte quella di Giove, troppo piccola per essere sottoposta a fusione nucleare.
La nana bruna ruota attorno alla nana bianca ogni 83 minuti a una distanza di soli 400.000 km, circa la distanza tra la Terra e la Luna. Sono così vicine che la forte gravità della nana bianca strappa materiale alla nana bruna, succhiandone l’essenza come un vampiro. Il materiale spogliato forma un disco (noto come disco di accrescimento) mentre gira a spirale verso la nana bianca.
È stato un caso che Kepler guardasse nella giusta direzione quando questo sistema ha subito una super esplosione, illuminandosi di più di 1.000 volte. In effetti, Kepler era l’unico strumento che avrebbe potuto essere testimone, dato che il sistema era troppo vicino al Sole dal punto di vista della Terra in quel momento. La rapida cadenza delle osservazioni di Kepler, che richiedeva dati ogni 30 minuti, era cruciale per cogliere ogni dettaglio dell’esplosione.
L’evento è rimasto nascosto nell’archivio di Kepler fino a quando non è stato identificato da un team guidato da Ryan Ridden-Harper dello Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, Maryland, e dell’Australian National University, Canberra, Australia.
“In un certo senso, abbiamo scoperto questo sistema per caso. Non stavamo cercando in modo specifico un super scoppio”. Stavamo cercando un qualsiasi tipo di transitorio”, ha detto Ridden-Harper.
Kepler ha catturato l’intero evento, osservando un lento aumento di luminosità seguito da una rapida intensificazione. Mentre l’improvviso aumento di luminosità è previsto dalle teorie, la causa dell’inizio lento rimane un mistero. Le teorie standard della fisica dei dischi di accrescimento non prevedono questo fenomeno, che è stato successivamente osservato in altri due super scoppi di nova nana.
“Questi sistemi di nova nana sono stati studiati per decenni, quindi individuare qualcosa di nuovo è piuttosto difficile”, ha detto Ridden-Harper. “Vediamo dischi di accrescimento dappertutto – dalle stelle appena formate ai buchi neri supermassicci – quindi è importante capirli”.
Le teorie suggeriscono che un super-scoppio si innesca quando il disco di accrescimento raggiunge un punto di ribaltamento. Man mano che accumula materiale, esso cresce di dimensioni fino a quando il bordo esterno sperimenta una risonanza gravitazionale con la nana bruna orbitante. Questo potrebbe innescare un’instabilità termica, causando il surriscaldamento del disco. Infatti, le osservazioni mostrano che la temperatura del disco aumenta da circa 2.700-5.300 ° C nel suo stato normale ad un massimo di 9.700-11.700 ° C al picco della super-esplosione.
Questo tipo di sistema di nova nana è relativamente raro, di cui se ne conoscono solo circa 100. Un sistema individuale può andare avanti per anni o decenni tra uno scoppio e l’altro, il che rende difficile coglierne uno in flagrante.
“Il rilevamento di questo oggetto fa sperare di rilevare eventi ancora più rari nascosti nei dati di Kepler”, ha detto il coautore Armin Rest di STScI.
Il team prevede di continuare a estrarre i dati di Kepler, così come i dati di un altro cacciatore di esopianeti, la missione Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), alla ricerca di altri transitori.
“Le continue osservazioni di Kepler/K2, e ora TESS, di questi sistemi stellari dinamici ci permettono di studiare le prime ore dello scoppio, un dominio temporale quasi impossibile da raggiungere dagli osservatori a terra”, ha detto Peter Garnavich dell’Università di Notre Dame in Indiana.
Questo lavoro è stato pubblicato nel numero del 21 ottobre 2019 di the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Lo Space Telescope Science Institute sta espandendo le frontiere dell’astronomia spaziale ospitando il centro operativo scientifico del telescopio spaziale Hubble, il centro scientifico e operativo per il James Webb Space Telescope, e il centro operativo scientifico per il futuro Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST). STScI ospita anche l’Archivio Mikulski per i telescopi spaziali (MAST) che è un progetto finanziato dalla NASA per supportare e fornire alla comunità astronomica una varietà di archivi di dati astronomici, ed è il deposito dati per le missioni Hubble, Webb, Kepler, K2, TESS e altro ancora.
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