U Scorpion

U Scorpii  este una dintre cele 10 nova repetate cunoscute din galaxia noastră [5] . Este situat în partea de nord a constelației Scorpion , la o distanță de 14 kpc de Pământ [1] . Sistemul este binar din punct de vedere spectroscopic : este format dintr- o subgigant K2 și o pitică albă [1] .

Istoria observațională timpurie a sistemului U Scorpii

Erupția U Scorpion a fost observată pentru prima dată în 1863 de astronomul englez și apoi directorul Observatorului Madras din India , N. R. Pogson . Pogson a urmărit nova în perioada de vizibilitate foarte scurtă și a estimat amplitudinea erupției la 9 m,1 pe 20 mai . În timpul săptămânii, luminozitatea erupției a scăzut cu 12 m .8, iar pe 10 iunie a dispărut din vizibilitate. Apoi nu a fost vizibilă mai mult de 80 de ani, până când Helen Thomas a descoperit-o în timp ce examina plăcile fotografice de arhivă de la Harvard . S-a dovedit că U Scorpio a izbucnit pe 12 mai 1906 și 21 iunie 1936. Thomas a remarcat, de asemenea, că atât creșterea, cât și scăderea luminozității stelei au fost foarte scurte; în timpul izbucnirii din 1936, steaua a pierdut mai mult de o magnitudine în mai puțin de nouă ore, apoi a scăzut cu șase magnitudini și jumătate într-o lună. Redescoperirea lui U Scorpii și măsurătorile curbei luminii au arătat că steaua deține recordul ca cea mai rapidă nova repetată cunoscută [6] .

U Scorpii deține, de asemenea, recordul pentru cele mai înregistrate focare de novae repetate: a izbucnit în 1863, 1906, 1917, 1936, 1945, 1969, 1979, 1987 și 1999. Intervalul de timp dintre focare este, în general, destul de regulat - aproximativ 10 ani sau un multiplu al acestei valori: se presupune că focarele nu au fost înregistrate în acel moment. Dar, în ciuda numărului său mare de izbucniri, U Scorpii rămâne una dintre cele mai puțin studiate nova repetate. Creșterea extrem de rapidă a luminozității și decăderea la fel de rapidă înseamnă că observatorii au puțin timp să studieze proprietățile sistemului în timpul izbucnirii în sine. Webbink a remarcat [7] că înainte de izbucnirea din 1979, astronomii nu aveau măsurători bune ale proprietăților spectroscopice ale lui U Scorpii, iar în prezent există multe întrebări despre proprietățile acestui sistem [6] .

Dintre cele 10 noi cunoscute, repetate, U-ul Scorpionului, împreună cu T-ul Busolei , se remarcă într-o clasă separată. Au o perioadă orbitală relativ scurtă : T Pyx are cea mai scurtă perioadă dintre toate novele repetate la 1,8 ore; iar perioada orbitală a lui U Sco este puțin peste 1,2 zile, în timp ce luminozitatea ca urmare a eclipselor variază în intervalul de la 18 m .5 la 20 m [8] .

Alte nova repetate, cum ar fi RS Ophiuchus și T Northern Corona , au perioade orbitale de sute de zile – mult mai lungi decât majoritatea variabilelor cataclismice și mai mult ca stele simbiotice precum Z Andromeda (care este progenitorul unei întregi clase de stele variabile și are o orbitală o perioadă de aproximativ 725 zile) [6] .

Creșterea luminozității de la starea de repaus a stelei (V ~ 18 m .5) până la vârf (V = 7 m .5) durează aproximativ patru ore, iar scăderea de la vârf cu trei magnitudini are loc în 2,6 zile. Sistemul are o viteză de ejectare foarte mare (probabil peste 7.500 km/s, nu cu mult mai mică decât într-o explozie de supernovă ) [6] .

Focar din 1999

Izbucnirea din 1999 a lui U Scorpii a fost detectată de P. Schmeer [9] pe 25 februarie când steaua a atins magnitudinea 9m.5 . După câteva ore, luminozitatea a atins vârful la 7 m ,6, iar apoi a început să scadă constant [1] .

În timpul izbucnirii din 1999, au fost făcute primele încercări de a estima masa piticei albe. În perioada D+19-20 s-a înregistrat activitate în domeniul de raze X moi în sistemul U Sco . Descoperirea unei surse moi de raze X într-un sistem stelar binar indică faptul că pitica albă trebuie să fie foarte masivă (>1,2 ) [1] .

În repaus, spectrul U Sco este dominat de liniile HeII [10] , liniile de hidrogen sunt fie absente, fie foarte slabe. Spectrul în timpul erupției este, de asemenea, îmbogățit în heliu. Scenariul evolutiv pentru acest sistem presupune că materia se adună pe pitica albă cu o rată de 10 -6 pe an, pitica albă arde hidrogen pentru a forma heliu în stratul de suprafață, care este parțial subțire din cauza vântului stelar care emană din stratul alb. pitic [1] .

Spectrele obținute în timpul erupției (D+11,41 și D+12,35) arată o creștere a nivelului de ionizare și o îmbunătățire a liniilor He II. Liniile altor elemente au fost slăbite, precum și lățimea lor a scăzut. Linia H a arătat că carcasa se extinde cu o viteză de 6.875 km/s la D+11.41 și cu o viteză de 6.524 km/s la D+12:35. Estimarea masei materiei ejectate care a creat carcasa sistemului U Sco a fost similară cu estimările pentru izbucnirile din 1979 și 1987 și sa ridicat la 10 −7 [1] .

Focar din 2010

În 2005, Brad Schaefer a sugerat [11] că, deoarece momentul erupțiilor U Scorpii este destul de regulat (aproximativ zece ani), U Sco ar trebui să se declanșeze din nou în jurul anului 2009 (2009,3 ± 1 an). Pe 28 ianuarie 2010, în jurul orei 6 a.m., ora Coastei de Est , astronomul amator Barbara Harris din Florida a raportat apariția unei noi stele în apropiere de magnitudinea a opta în constelația Scorpius. Aproximativ o jumătate de oră mai târziu, mesajul lui Harris a fost confirmat de conaționalul ei Sean Dvorak. Apoi soarele a răsărit peste SUA și observarea stelelor a devenit imposibilă. Cu toate acestea, datorită Asociației Americane a Observatorilor Stelelor Variabile ( AAVSO ), mesajul a ajuns în întreaga lume. Steaua a început să fie observată în Noua Zeelandă și Australia , iar observatorii din alte țări ale lumii s-au alăturat curând [6] .

Pentru prima dată, oamenii de știință au reușit să urmărească în detaliu luminozitatea maximă, la care steaua a durat doar câteva ore, precum și scăderea rapidă a luminozității. În timpul izbucnirii, sistemul a fost studiat folosind două telescoape spațiale: satelitul american cu raze X RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) și observatorul INTEGRAL de raze gamma . Pentru perioada D+11 până la D+30, luminozitatea U Scorpion a rămas aproape neschimbată, iar apoi a existat o scădere moderată a luminozității în toate intervalele. Al doilea platou din curba luminii a fost în perioada de la D+41 la D+57 la luminozitatea V  = 16 m .8 ± 0 m .2 (eclipsele exterioare). Acest platou s-a încheiat cu o scădere destul de accentuată în perioada de la D+57 la D+64, unde, în afara eclipsei, luminozitatea a atins nivelul obișnuit de luminozitate V  = 18m.0 , adică în ziua D+64. flare s-a încheiat. Timpul de la vârful luminozității până la starea de repaus a fost de 64 de zile, ceea ce este foarte rapid pentru unul nou repetat. Alte noi repetate RS Ophiuchus și T Northern Crown au avut această perioadă egală cu 93 de zile [6] .

În timpul erupției, sistemul a fost observat cu studii spectroscopice și fotometrice în aproape toate gamele spectrului electromagnetic: raze X , ultraviolete , optice și infraroșu [12] . În sistemul U Sco nu a fost detectată nicio activitate în undele radio în benzile gamma , există doar date despre activitatea sistemului timp de câteva zile în intervalul infraroșu de la 3,2 la 33 de microni. Aceasta este prima nova repetată care a fost observată pe tot parcursul focarului și pentru care s-au făcut un număr mare de observații (22.000 de măsurători) de la aproximativ 100 de observatori din întreaga lume și 9 sateliți în spațiu [6] .

Din aceste observații au apărut multe întrebări. De exemplu, ce a cauzat vârful triplu în optică și IR care a durat câteva zile după vârf? De asemenea, de ce avea sistemul două platouri? De asemenea, nu se știe de ce pe curba luminii apar fulgerări scurte (de aproximativ o jumătate de oră) cu o amplitudine de până la jumătate din magnitudine în primele 11 zile, adică în momentul în care obuzul aruncat în timpul exploziei este în principal. vizibile [6] .

Toate spectrele sunt în prezent analizate pentru a obține o estimare a masei materiei ejectate și a distribuției elementelor chimice în timpul erupției. Există deja o distribuție spectrală a energiei pentru fiecare zi de erupție. Această valoare este direct proporțională cu masa materiei ejectate, ceea ce oferă o a doua modalitate de a răspunde la întrebarea dacă piticele albe acumulează masă sau toată materia este ejectată în timpul exploziei [6] .

Următorul focar în sistemul U Scorpii este așteptat în 2020  ± 2 [6] .

U Scorpii ca candidat la supernova de tip Ia

Mult mai interesantă este o altă întrebare: sunt nova repetate precursori de supernove de tip Ia ? Cele mai multe pitice albe care se acumulează nu sunt foarte masive și nu câștigă multă masă în timpul vieții lor prin acumulare . Astfel, este puțin probabil ca cele mai multe nove clasice să atingă vreodată limita Chandrasekhar  , masa la care o pitică albă se prăbușește într-o stea neutronică , care este cauza exploziei supernovei de tip Ia. Este posibil ca nove repetate cu piticile lor albe masive chiar sub limita Chandrasekhar să fie candidate la supernove? Există dovezi că RS Ophiuchus [13] și U Scorpio [14] sunt candidați buni pentru viitoarele supernove.

Astronomii de la Universitatea din Southampton și Winchester College au calculat că U Scorpii va exploda în următorii 700.000 de ani. Echipa de cercetare a fost prima care a obținut estimări riguroase de masă pentru o pitică albă din sistem și a confirmat că se află în pragul unei explozii colosale. Dacă explozia sistemului U Scorpius are loc într-adevăr conform scenariului unei supernove, atunci acesta va fi cel mai strălucitor obiect de pe cerul nopții după Lună , iar în primele zile va fi clar vizibil în timpul zilei [15] .

Note

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 G. C. ANUPAMA. DEZBUJEREA DIN 1999 A RECURENTA NOVA U  SCORPII . Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
2. ↑ NOVA Sco 1863 -- Nova  . SIMBAD . Centre de Données astronomiques din Strasbourg . Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
3. ↑ 1 2 Gaia Data Release 2  (engleză) / Data Processing and Analysis Consortium , European Space Agency - 2018.
4. ↑ Kafka S., Williams R. The 2010 early outburst spectrum of the recurent nova U Scorpii  // Astron . Astrophys. / T. Forveille - Științe EDP , 2011. - Vol. 526.—P. 83–83. — ISSN 0004-6361 ; 0365-0138 ; 1432-0746 ; 1286-4846 - doi:10.1051/0004-6361/201015415 - arXiv:1012.0833
5. ↑ Bradley E. SchaeferKenyon. Istoriile tuturor cunoscutelor galactice recurente Novae  (engleză)  (link nu este disponibil) . arXiv.org (22 decembrie 2009). Arhivat din original pe 3 noiembrie 2019.
6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BSJ. Nova recurentă U Scorpii  (engleză)  (link indisponibil) . AAVSO (13 aprilie 2010). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
7. ↑ Webbink, Ronald F.; Livio, Mario; Truran, James W.; Orio, Marina. Natura novelor recurente  . Serviciul de abstracte de astronomie (martie 1987). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
8. ↑ Schaefer, Bradley E.; Ringwald, FA O perioadă orbitală îmbunătățită pentru Nova U Scorpii recurentă  . Serviciul Astronomie Abstracte (iulie 1995). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
9. ↑ Schmeer, P.; Waagen, E.; Shaw, L.; Mattiazzo, M. U Scorpii  (engleză) . Astronomy Abstract Service (februarie 1999). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
10. ↑ Hanes, D.A. The recurent nova U Scorpii post-outburst quiescence  . Astronomy Abstract Service (martie 1985). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
11. ↑ Schaefer, B.E.U Scorpii: Nova recurentă pe cale să explodeze?  (engleză) . Sky & Telescope (29 aprilie 2009). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
12. ↑ Ernesto Guido, Giovanni Sostero. U Scorpii în Outburst  (engleză) (29 ianuarie 2010). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
13. ↑ JL Sokoloski, GJM Luna, K. Mukai, Scott J. Kenyon. Undă de explozie care emite raze X de la Nova RS Ophiuchi recurentă  (engleză)  (link indisponibil) . arXiv.org (12 mai 2006). Arhivat din original pe 19 august 2016.
14. ↑ Thoroughgood, TD; Dhillon, V.S.; Littlefair, S. P.; Marsh, TR; Smith, D. A. Masa piticii albe în nova recurentă U Scorpii  . Astronomy Abstract Service (noiembrie 2001). Arhivat din original pe 13 decembrie 2012.
15. ↑ Tim Thoroughgood, Vik Dhillon, Stuart Littlefair, Tom Marsh, Deneal Smith. U Scorpii - A Ticking Time Bomb  (engleză)  (link indisponibil) (30 iulie 2001). Arhivat din original pe 5 februarie 2010.