Meer dan twee jaar geleden observeerde de Fermi-LAT-samenwerking een 'oor- en oogopenings'-gebeurtenis - de exacte locatie waar een stellaire explosie, een nova genaamd, een van de meest energetische vormen van elektromagnetische golven uitzond ... gammastraling. Toen het voor het eerst werd ontdekt in 2012, was het een mysterie, maar de bevindingen zouden heel goed kunnen wijzen op wat gammastraling kan veroorzaken.
"We hebben niet alleen gevonden waar de gammastralen vandaan kwamen, maar hebben ook een kijkje genomen in een voorheen ongezien scenario dat vaak voorkomt bij andere nova-explosies", zegt Laura Chomiuk van de Michigan State University.
Een nova? Volgens de Fermi-onderzoekers is een klassieke nova het gevolg van op hol geslagen thermonucleaire explosies op het oppervlak van een witte dwerg die materie ophoopt van een stellage metgezel in de hoofdreeks met een lage massa. Naarmate het materiaal zich verzamelt, verdrijft de thermonucleaire gebeurtenis puin in de omringende ruimte. Astronomen hadden echter niet verwacht dat deze "normale" gebeurtenis hoogenergetische gammastralen zou produceren!
Het Fermi-LAT-team legt uit: "De gammastraaldetectie wijst op onverwachte hoogenergetische deeltjesversnellingsprocessen die verband houden met de massa-uitstoot door thermonucleaire explosies in een onverwachte klasse van galactische gammastraalbronnen."
Terwijl NASA's Fermi-ruimtevaartuig bezig was met het kijken naar een nova genaamd V959 Mon, ongeveer 6500 lichtjaar van de aarde, waren andere radiotelescopen ook bezig met het oppikken van de gammastraling. De Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) documenteerde radiogolven afkomstig van de nova. De bron van deze emissies kan zijn dat subatomaire deeltjes bewegen met bijna de snelheid van het licht dat in wisselwerking staat met magnetische velden - een toestand die nodig is om gammastraling te helpen produceren. Deze bevindingen werden ondersteund door de extreem scherpe radiovisie van de Very Long Baseline Array (VLBA) en het Europese VLBI-netwerk. Ze onthulden twee knopen in de radiowaarnemingen - knopen die van elkaar weg bewogen. Er zijn aanvullende onderzoeken gedaan met e-MERLIN in het VK en in 2014 nog een ronde met VLA-waarnemingen. Nu konden astronomen beginnen met het samenstellen van de puzzel van hoe radioknopen en gammastraling worden geproduceerd.
Volgens het NRAO-persbericht geven de witte dwerg en zijn metgezel een deel van hun orbitale energie op om een deel van het explosiemateriaal te stimuleren, waardoor het uitgestoten materiaal sneller naar buiten beweegt in het vlak van hun baan. Later blaast de witte dwerg een snellere wind van deeltjes af die grotendeels naar buiten bewegen langs de polen van het orbitale vlak. Wanneer de sneller bewegende polaire stroom het langzamer bewegende materiaal raakt, versnelt de schok deeltjes tot de snelheden die nodig zijn om de gammastraling en de knopen van radio-emissie te produceren.
"Door dit systeem in de loop van de tijd te bekijken en te zien hoe het patroon van radio-emissie veranderde en vervolgens de bewegingen van de knopen te volgen, zagen we het exacte gedrag dat van dit scenario werd verwacht", zei Chomiuk.
Maar de V959 Mon-waarnemingen waren niet het einde van het verhaal. Volgens Fermi-LAT-records werden in 2012 en 2013 drie novae gedetecteerd in gammastraling en stonden ze in contrast met de eerste gammastraal gedetecteerde nova V407 Cygni 2010, die tot een zeldzame klasse van symbiotische binaire systemen behoort. Ondanks waarschijnlijke verschillen in de composities en massa's van hun witte dwergvoorlopers, worden de drie klassieke novae op vergelijkbare wijze gekarakteriseerd als transiënte gammastraalbronnen met een zacht spectrum die worden gedetecteerd gedurende een duur van 2-3 weken.
'Dit mechanisme kan in dergelijke systemen voorkomen. De reden dat de gammastralen voor het eerst werden gezien in V959 Mon, is omdat het dichtbij is, 'zei Chomiuk. Omdat het type uitwerping dat in V959 Mon wordt gezien, ook in andere dubbelster-systemen wordt gezien, kunnen de nieuwe inzichten astronomen helpen begrijpen hoe die systemen zich ontwikkelen. Deze 'gemeenschappelijke envelop'-fase komt voor in alle nabije dubbelsterren en wordt slecht begrepen. "Mogelijk kunnen we novae gebruiken als‘ testbed ’om ons inzicht in deze kritieke fase van binaire evolutie te verbeteren, 'legt Chomiuk uit.
Oorspronkelijke verhaalbron: Radiotelescopen Ontrafel het mysterie van Nova Gamma-stralen van het National Radio Astronomy Observatory. Chomiuk werkte met een internationaal team van astronomen. De onderzoekers rapporteerden hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift 'Nature'.
