Considera il drammatico sistema binario di RS Ophiuchi. Ogni 20 anni circa, il materiale accumulato esplode come un'esplosione di nova, illuminando temporaneamente la stella. Ma questo è solo un precursore dell'inevitabile cataclisma - quando il nano bianco collassa sotto questa massa rubata e poi esplode come una supernova. Il dott. Jennifer Sokoloski studia RS Ophiuchi da quando è divampato all'inizio di quest'anno; discute di ciò che hanno imparato finora e di ciò che verrà.
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Fraser Cain: Cosa hai visto a RS Ophiuchi?
Dr. Jennifer Sokoloski: Beh, stavamo guardando questo sistema binario che ha avuto un'esplosione di nova. Guardando ai raggi X, abbiamo qualcosa che era legato al fatto che questo binario è in realtà un sistema estremamente insolito per una nova. Nella maggior parte delle novae hai un binario, quindi due stelle, che sono legate gravitazionalmente e si orbitano a vicenda, e una di queste è una nana bianca. Il materiale sulla superficie della nana bianca si accumula e si accumula fino a quando non diventa così denso, e ad una pressione così elevata e in tali condizioni di calore che subirà un'esplosione termonucleare. Su un normale binario che produce nova, espelle materiale in uno spazio relativamente libero. In questo, quello che è successo è che ha espulso questo materiale in una nebulosa molto densa. Perché era in un ambiente insolito. Quando il materiale che è stato espulso dall'esplosione si è schiantato attraverso questa nebulosa, si è surriscaldato e ha prodotto emissioni di raggi X molto forti. Questo è quello che stavamo guardando. Ci ha permesso di determinare alcune proprietà di questa roba che è stata buttata fuori.
Fraser: Quindi vediamo se ho capito bene, hai la stella nana bianca e gira intorno a un'altra stella gigante rossa. E ci sono detriti lasciati dalle cose che queste stelle hanno emesso in passato.
Dr. Sokoloski: Sì, esattamente, il gigante rosso ha normalmente un forte vento, estraneo alla nova. Produce un vento, e così prima che si verificasse la nova, puoi pensare a questo binario come ad essere avvolto in questa densa nebulosa, questo denso vento del gigante rosso. E così quando la nova è esplosa, questa roba ha tutto questo materiale su cui schiantarsi, ed è quello che l'ha fatta illuminare e ci ha permesso di vedere qualcosa che normalmente non si vede in una nova.
Fraser: Di quanto spesso succederebbe? Sta trascinando via questo materiale, lo accumula e poi esplode. Quanto spesso succederebbe?
Dr. Sokoloski: Questa è una buona domanda, perché ancora una volta questo evidenzia perché RS Oph è diverso dalla maggior parte delle novae. Per la maggior parte delle novae, ci vogliono circa 10.000 anni perché il materiale si accumuli abbastanza da accendersi. In RS Oph, ci vogliono solo 20 anni. È uno dei tempi più brevi tra le esplosioni di nova sulla stessa stella. Il motivo è che la nana bianca è molto massiccia. Quando hai una nana bianca che è molto grande, il campo gravitazionale in superficie è molto molto forte. Quindi, mentre il materiale si accumula, il vento del gigante rosso colpisce la nana bianca e inizia ad accumularsi. È in un campo gravitazionale così forte che il campo fa un po 'di schiacciamento. Quindi lo schiaccia e gli consente di accendersi con molto meno materiale che in modo più standard con una nana bianca.
Fraser: Ora diciamo che eravamo nell'ambiente di questo sistema, come sarebbe?
Dr. Sokoloski: Hai un gigante rosso molto grande e un sacco di vento soffia via da questo gigante rosso. E il vento in realtà brilla. In realtà, di per sé, è una radiazione luminosa. Il nano bianco, che si trova nelle vicinanze, è minuscolo. Ha le dimensioni della Terra e il gigante rosso è molto più grande, diciamo 40 volte più grande del Sole. Il nano bianco probabilmente ha un disco attorno ad esso, perché il sistema ha un momento angolare mentre questi due oggetti orbitano l'uno attorno all'altro. Il materiale forma un disco attorno al nano bianco, e quindi hai il gigante rosso, il piccolo nano bianco con il disco di accrescimento. Prima che accada la nova, è un po 'felice in quella configurazione. Quindi una volta che si verifica la nova, le cose cambiano radicalmente. L'esplosione espelle tutto questo materiale dalla superficie del nano bianco e cancella il disco. Il disco viene cancellato. Produce un'onda d'urto che si muove verso l'esterno molto rapidamente. Entro un giorno o due, l'onda d'urto è più grande del sistema binario, quindi si sposta verso l'esterno e verso l'esterno. Abbiamo osservato questo, fondamentalmente entro le prime tre settimane. E così a quel punto, entro il giorno 2 per tutto il corso delle prime 3 settimane, stiamo osservando le emissioni legate a questa onda d'urto che si stanno spostando verso l'esterno ora è molto più grande della dimensione del binario.
Fraser: E stai dicendo che questo movimento attraverso questo materiale ti dice qualcosa su cosa sta succedendo. Che tipo di informazioni sei riuscito a ricavare da questo?
Dr. Sokoloski: Ci sono due cose principali. Se osservi la velocità dell'onda d'urto, questo ti dice qualcosa sulla quantità di materiale che sta davvero spingendo l'urto. In particolare, quando il materiale inizia a rallentare. Ad esempio, se avessi il materiale sulla nana bianca - un enorme mucchio di carburante - e questo si incendia e viene espulso, se è molto massiccio, si sposterebbe a una velocità costante per un bel po 'di tempo, un po' impermeabile la nebulosa. Si sposterebbe verso l'esterno fino a quando la nebulosa inizierà a avere un impatto per rallentarla. Abbiamo visto qualcosa di contrario. L'onda d'urto ha quasi subito iniziato a rallentare. Quindi ciò che ci dice è che la quantità di materiale che sta spingendo l'onda d'urto è piccola rispetto alla quantità di materiale presente nella nebulosa. Quindi, osservando le dinamiche di questo shock, possiamo conoscere la quantità di materiale che si trova sulla superficie del nano bianco e che a sua volta ci dice che il nano bianco è molto massiccio, perché, come ho detto prima, per ottenere un'esplosione di nova con pochissima massa, ciò ci dice che il nano bianco deve essere molto pesante.
Fraser: E un nano bianco pesante significa qualcosa?
Dr. Sokoloski: Bene, questa è una delle implicazioni più interessanti. I nani bianchi possono solo diventare così enormi. Se si avvicina troppo a un numero speciale, che è circa 1,4 volte la massa del Sole, esploderà in una supernova. Non può reggere più peso di così. E quindi quello che abbiamo scoperto è che questa nana bianca è, in effetti, proprio a quel limite. Quindi, guardando questa piccola esplosione, questa nova, ciò che troviamo è che questa nana bianca è molto vicina all'esplosione in un evento molto più grande, una supernova. In effetti, quel tipo di supernova è particolarmente interessante per molte persone perché è quello che le persone usano per studiare l'espansione dell'Universo.
Fraser: Bene, questa è una supernova di tipo 1A. Quali sono le implicazioni di ciò nell'ambiente di questo povero duo.
Dr. Sokoloski: Beh, se succede, tutte le scommesse sono spente. Non so cosa succederebbe davvero al gigante rosso. Ma dalla nostra prospettiva, dalla prospettiva della Terra, se non fossi nemmeno a una distanza pericolosa vicino al binario. Da qui sarebbe una cosa molto drammatica. Guarderesti in cielo e sarebbe una delle cose più luminose del cielo. Non sarebbe abbastanza brillante come la Luna, ma sarebbe più luminoso di qualsiasi pianeta. Ecco perché le persone li usano per la cosmologia, perché queste esplosioni sono così brillanti che puoi vederle molto molto lontano nell'Universo. Quindi uno dei motivi per cui è interessante vederlo prima che la stella sia diventata supernova è perché le persone di solito guardano sistemi come questo dopo che diventano supernova. E così ora abbiamo l'opportunità di provare a studiarlo, e conoscere questi tipi di sistemi, prima che si verifichi la supernova, e speriamo che ciò ci aiuti a capire alcune delle sottigliezze di quanto sia luminosa la supernova e di come vengono utilizzate in cosmologia.
Fraser: E quanto tempo pensi di avere prima di perdere la ricerca?
Dr. Sokoloski: Beh, questo mi terrà impegnato per il resto della mia carriera, quindi non perderei nulla. Ma non lo so. È difficile rispondere alla tua domanda, perché sappiamo che è sulla cuspide - è molto vicino alla supernova - ma non posso dirti se sarà domani o 1000 o, sfortunatamente, tra 100.000 anni.
Fraser: Pensi che sia probabile entro un intervallo di 100.000 anni?
Dr. Sokoloski: Quindi sì, in questo senso, nella scala temporale dell'Universo, in una scala temporale cosmologica, accadrà molto presto. Solo dal punto di vista umano, è difficile dirlo; che siano presto 10.000 o 100.000 anni.
Fraser: Bene, diciamo che non esploderà nei prossimi due anni e non cambierà la ricerca del tuo lavoro, cosa stai cercando dopo?
Dr. Sokoloski: Questo mi ricorda l'altra risposta alla tua domanda su dove hai posto, cosa impariamo da questo. L'altra cosa, mentre stavamo guardando questa esplosione spostarsi verso l'esterno, è che abbiamo visto che ci sono alcune aspettative su come la luminosità cambierebbe se tu avessi un movimento esteriore perfettamente sferico, con alcune altre proprietà che le persone associano - che i teorici lavorano su questi tipi di oggetti assumono. Abbiamo osservato che queste proprietà non sono state rispettate, che la luminosità è diminuita molto più rapidamente. E quindi questo ci dice che è possibile che questo non sia un bel guscio sferico pulito. Alcune osservazioni radio ci hanno mostrato che potresti effettivamente avere una struttura ad anello con getti. Sappiamo che ci sono getti, li abbiamo visti alla radio e quindi ora molte persone stanno facendo un lavoro per cercare di capire in sistemi come questo, in RS Oph stesso e altre esplosioni stellari, ciò che produce queste strutture che non sono semplici deflussi sferici ma getti che sono un fenomeno comune nelle esplosioni stellari e anche nell'universo. Dalle galassie le persone vedono getti, sembra essere una struttura molto comune. Quindi, per RS Oph, stiamo cercando di capire, è qualcosa di intrinseco all'esplosione di una nova, che l'esplosione stessa è asimmetrica e non sulla stessa forza su tutta la superficie della stella. È ovunque lo stesso o è più forte o più debole ai poli, per esempio o all'equatore. O è possibile che ci sia qualcosa nell'ambiente? Poiché si tratta di una stella binaria, è un sistema con un asse e un piano di rotazione preferiti con cui interagisce l'ejecta. Materiale che potrebbe trovarsi in un disco attorno al binario, ed è ciò che produce la struttura che vediamo. Quindi immagino che il prossimo passo per RS Oph sia: perché è asimmetrico, perché ottieni dei jet?
