Nova (täheplahvatus) — määratlus, teke ja näited

Nova — valge kääbustähe tuumaplahvatus: teke, mehhanism, kuulsad näited (RS Ophiuchi, Nova Cygni, Nova Centauri) ja kuidas novad erinevad supernoovadest.

Nova (mitmuses novae või novad) on valge kääbustähe pinnal toimuv tugev tuumaplahvatus. See nähtus põhjustab tähe äkilise ja sageli väga märgatava helenduse kasvu: valge kääbus võib mõne päevaga tundmatuseni eredaks muutuda ja seejärel taas aeglaselt tuhmuda.

Tekke mehhanism

Novad tekivad kaksiksüsteemides, kus valge kääbus koondab materiaali kaaslase (tavaliselt tähestatud) pinnalt. Kui kaks tähte on piisavalt lähedal, voolab või puhub kaaslase tähe atmosfäärist pärit vesi- või heeliumirikas gaas valge kääbuse poole ja akreteerub selle pinnale. Süsteemis koguneb pealmisele kihile tihedas ja degenseerunud ainekihis piisav vesiniku hulk, mis lõpuks käivitab kiire tuumasünteesi — nn termotuu mupõlengu (thermonuclear runaway).

Degenseerunud aine tingimustes ei saa kiht enne põletikku laieneda ja jahtuda, seega toimub reaktsioon plahvatuslikult. Selle käigus sulatatakse ja põletatakse vaid osa kogunenud ainest (hinnanguliselt ~5% akumuleerunud massist) ja osa materjalist paisatakse kõrgsurve ja kõrge kiirusega välja.

Tähtsaimad omadused ja parameetrid

• Ejekta mass: novade puhul paiskub välja suhteliselt väike mass — typiliselt umbes 10⁻⁴ Päikese massi (ligikaudu 1/10 000 Päikese massist), mis on valge kääbuse massist tühine osa.
• Kiirus: välja paisatud materjal liigub tavaliselt sadade kuni mitme tuhande kilomeetri sekundis; mõnel noval on mõõdetud suuremaid kiirusi.
• Heledus: nova võib ereduse poolest tõusta mõnest korrast Päikese heleduse tasemest kuni ~50 000–100 000 korda suurema valgusväljundi tasemeni; absoluutmagnituudide skaalal tipud jäävad tavaliselt ligikaudu –8…–10.
• Spektraalsed klassid: novad jagunevad vaatluslikult näiteks Fe II- ja He/N-tüüpi spektritüüpideks, mis annavad infot ejekta kiiruse, massi ja ümbritseva keskkonna kohta.
• Gammakiirgus: üllatuslikult leiti 2010. aastal NASA Fermi gammakiirte kosmoseteleskoobi abil, et novad võivad kiirata ka kõrgeenergilist gammakiirgust (>100 MeV). See gammakiirgus tekib tõenäoliselt siis, kui kiire väljavool põrkab kokku aeglasema materjaliga või ümbritseva gaasiga, tekitades tugevad šokid, kus osakesed kiirenevad ja toodavad kõrgenergilist kiirgust.

Tüübid: klassikalised ja korduvad novad

Novasid liigitatakse vaatluste alusel sageli klassikalisteks ja korduvateks (recurrent) novadeks. Klassikaline nova võib plahvatada üks kord sajandite kuni miljonite aastate jooksul (uurimise perspektiivist üks kord registreerimisajaloos), samas kui korduv nova annab mitmeid plahvatusi inimese vaatlusajaloo jooksul (dekadid kuni sajandite pikkused kordusperioodid). Korduvate novade näide on RS Ophiuchi, mis on registreeritud plahvatavat kuuel korral (1898, 1933, 1958, 1967, 1985 ja 2006).

Seos Ia-tüüpi supernoovadega

Kui valge kääbus akreteerib piisavalt ainet ja tema mass läheneb Chandrasekhar'i piirile (~1,4 M☉), võib toimuda totaalsem ja hävitavam plahvatus — Ia-tüüpi supernoova. Seega võivad mõned novad olla pikaajalise protsessi osa, mille lõppfaasiks on supernoova, kuigi enamik novasi ei jõua selleni.

Vaadeldavad näited ja erijuhtumid

Vahetevahel on nova piisavalt hele ja lähedal, et seda näha palja silmaga. Tuntud näited:

• Nova Cygni 1975 — väga hele nova, mis ilmnes 29. augustil 1975 Cygnuse tähtkujus umbes viis kraadi Denebist põhja pool ja saavutas heleduse ~2,0 magnituudi (peaaegu sama hele kui Deneb).
• V1280 Scorpii — saavutas 17. veebruaril 2007 suurusjärgu ~3,7 ja tekitas tol ajal ka hulgaliselt tolmu (mõned novad moodustavad pärast plahvatust tõsise tolmuvarjundi, mis muudab heleduse käitumist).
• Nova Delphini 2013 — üks viimase aja nähtavaid novae.
• Nova Centauri 2013 (V1369 Cen) — avastati 2. detsembril 2013 ning on selle aastatuhande üks heledamaid novaid, mis saavutas umbes 3,3 magnituudi.

Esinemissagedus ja vaatluse piirangud

Astronoomide hinnangul toimub Linnuteel umbes 30–60 novae't aastas, tõenäoliselt umbes 40. Kuid galaktikas igal aastal avastatud novade arv on palju väiksem — umbes 10 — sest paljud novad jäävad elektromagnetilise sumina, tolmu ja vaatluskatvuse piirangute tõttu varjatuks. Näiteks piirkonnad galaktika tasapinnas on tugeva tolmu tõttu halvasti nähtavad.

Linnuteel väljaspool on Andromeeda galaktikas iga aasta avastatud umbes 25 novae't, mis on heledamad kui suurusjärgu 20, ja väiksem arv novae'sid on registreeritud ka teistes lähedalasuvates galaktikates. Erinevused avastuste arvus tulenevad vaatlusprogrammide tundlikkusest, katvuse sagedusest ja galaktika orientatsioonist meie suhtes.

Miks novad on teadusele tähtsad

• Novade uurimine annab teadmisi aine akretseerumisest, tuumareaktsioonidest degenseerunud tingimustes ning tähejärgsetest kiirgus- ja plasmaprotsessidest.
• Gamma- ja röntgenvaatlused novadest annavad ülevaate osakeste kiirendamisest ja šokkide toimimisest kosmilistes plahvatustes.
• Korduvad novad aitavad mõista massiedukuse ja akretsioonikiiruse mõjusid valge kääbuse arengule ning võimalust, et mõned süsteemid lõpevad Ia-tüüpi supernoovana.

Kokkuvõtlikult on nova kiire ja võimas pinnaplahvatus valge kääbuse süsteemides, mille uurimine annab olulist informatsiooni tähefüüsika, tuumaastrophysicsi ja galaktilise sündmuste statistika kohta.

Küsimused ja vastused

K: Mis on nova?

K: Kui palju materjali paiskub nova puhul välja?

K: Kui kiiresti liigub Nova väljapaiskunud aine?

K: Kui heledaks võivad novad muutuda?

K: Milline oli kõige eredam hiljutine näide Novast?

K: Mitu nova esineb Linnuteel hinnanguliselt igal aastal?

K: Mitu Novae avastatakse teistes galaktikates, näiteks Andromedas, igal aastal?

Otsing