Nova — kärnexplosion på vit dvärgstjärna: definition, orsaker och exempel

Lär dig vad en nova är — kärnexplosion på vit dvärg: definition, orsaker, exempel (RS Ophiuchi, Nova Cygni), gammastrålar och risk för typ Ia‑supernova.

En nova (novae eller novor) är en enorm kärnexplosion på ytan av en vit dvärgstjärna. Explosionen framträder som en snabb och kraftig uppblossning i ljusstyrka som kan göra stjärnan många tusen gånger ljusare under veckor till månader.

Hur uppstår en nova?

Novae uppstår i ett massöverförande binärt system där en vit dvärg och en följeslagare (ofta en vanlig stjärna eller en röd jätte) kretsar nära varandra. Om avståndet är tillräckligt litet dras materia — främst väte — från följeslagarens yttre skikt mot den vita dvärgen. Materian samlas på vitt dvärgens yta och komprimeras under stark gravitation. Eftersom den vita dvärgens yta är degenererad gas leder en fortsatt uppbyggnad till att temperaturen och trycket till slut når tröskeln för en snabb termonukleär löpeld (thermonuclear runaway). Resultatet blir ett kraftigt utbrott som kastar ut en del av det ackumulerade materialet och gör systemet mycket ljusstarkt.

Mängder, hastigheter och energi

Den totala massan som kastas ut i en nova är relativt liten — typiskt omkring 1/10 000 av en solmassa, alltså ungefär 10⁻⁴ solmassor. Endast en del av den ackumulerade massan smälts om till tyngre ämnen under utbrottet (ungefär några procent — ofta anges värden runt 5 % som en ungefärlig siffra). Den frigjorda energin kan accelerera utkastat material till hastigheter på flera hundra upp till flera tusen kilometer per sekund, och stjärnans optiska ljusstyrka kan öka från ett par gånger solens ljusstyrka upp till 50 000–100 000 gånger solens ljusstyrka i den mest extrema fasen.

Typer av novae

• Klassisk nova: Ett enda kraftigt utbrott som kan inträffa med tiotusentals års mellanrum för ett givet system.
• Återkommande nova: System som har flera utbrott på mänskliga tidsskalor (decennier–sekel). Ett exempel är RS Ophiuchi, som haft upprepade utbrott under 1900- och 2000-talen (kända utbrott inkluderar 1898, 1933, 1958, 1967, 1985, 2006 och 2021).
• Symbiotisk nova: Särskilt långsamma och ljusstarka utbrott i system där följeslagaren är en röd jätte med tät vind.
• Observera: Termen "dvärg-nova" syftar på en annan typ av variabel stjärna (driven av instabilitet i ackretionsskivan), och bör inte förväxlas med termonukleära novae.

Spektrala egenskaper och ljuskurvor

Novae uppvisar varierande spektrala signaturer och ljuskurvor. Man klassificerar ofta utbrott efter hur snabbt de avklingar (t.ex. t₂ och t₃, tiden för att falla 2 respektive 3 magnituder från maxljus). Snabba novae har ofta högre utkastshastigheter och annorlunda spektrala linjer än långsamma novae. Vissa system bildar stoft i utkastet, vilket påverkar den optiska ljuskurvan och ger stark IR‑emission.

Modernt observationsfynd och våglängder

Förutom optiska observationer upptäcks novae i radiovågor, röntgen, ultraviolett och — sedan 2010 — även i högenergetiska gammastrålar (>100 MeV). Upptäckten med NASA:s Fermi Gamma-ray Space Telescope visade att partikelaccelerationsprocesser och chockar i det utkastade materialet kan ge upphov till gammaemission. Röntgenobservationer följer ofta den så kallade superskenliga fasen när ytan fortsatt brinner efter huvudutbrottet.

Betydelse för astrofysiken

Novae bidrar till kemisk berikning av interstellära mediet genom att sprida element som kol, syre, kväve och i vissa fall spår av isotoper som 7Li (genom produktion av 7Be som sönderfaller till 7Li). De är också viktiga laboratorier för att studera kärnfysik i extrema förhållanden, massöverföring i binära system och interaktioner mellan snabba utkast och omgivande material.

Risken för supernova typ Ia

En vit dvärg kan genomgå många novae om den fortsätter att ackretera matera från sin kompanjon. I vissa fall kan den vita dvärgen gradvis öka i massa om den behåller en del av den ackumulerade materien. Om den närmar sig Chandrasekhar-gränsen (~1,4 solmassor) finns potentialen för att hela stjärnan kollapsar och tänds som en termonukleär supernova av typ Ia, vilket är ett helt annat och mycket mer energetiskt fenomen än en nova.

Observerbarhet och frekvens

Ibland blir en nova så ljus och tillräckligt nära att den kan ses med blotta ögat. Exempel från modern tid är Nova Cygni 1975 (som nådde magnitud cirka 2,0), V1280 Scorpii (magnitud ~3,7 i februari 2007), Nova Delphini 2013 och Nova Centauri 2013 (som nådde omkring magnitud 3,3). Astronomer uppskattar att Vintergatan upplever mellan 30 och 60 novae per år, med en trolig frekvens kring 40. Endast en bråkdel upptäcks dock varje år — ungefär 10 syns vanligen — på grund av stoft, galaktiskt plan och begränsad observationsövervakning. I Andromedagalaxen upptäcks påtagligt fler novae varje år (ungefär 25 som är ljusare än ungefär magnitud 20), och mindre antal kan observeras i andra närliggande galaxer.

Historiska och moderna exempel

• Nova Cygni 1975 — ett ljusstarkt exempel på en klassisk nova.
• GK Persei (Nova Persei 1901) — ett välstuderat historiskt utbrott.
• RS Ophiuchi — återkommande nova i ett symbiotiskt system, med upprepade utbrott under 1900- och 2000-talen.
• Nova Delphini 2013 och Nova Centauri 2013 — moderna ljussvaga/ljusstarka exempel som observerades väl med moderna instrument.

Sammanfattningsvis är novae återkommande, relativt vanliga men mångskiftande explosioner i binära system med en vit dvärg. De är viktiga både för att förstå binär evolution, kärnreaktioner i extrema miljöer och för deras bidrag till galaxers kemiska utveckling.

Frågor och svar

F: Vad är en nova?

F: Hur mycket material skjuts ut i en nova?

F: Hur snabbt färdas ejekta från en Nova?

Fråga: Hur ljusstarka kan Novae bli?

F: Vilket var det ljusaste exemplet på en Nova nyligen?

F: Hur många Novae beräknas förekomma i Vintergatan varje år?

Fråga: Hur många Novae upptäcks varje år i andra galaxer, t.ex. Andromeda?

Sök med bokstav