आकाशगंगेतील एकमेव हिलियम नोव्हाचा स्रोत अखेर शास्त्रज्ञांनी ओळखला

२५ वर्षांपूर्वीचे एक तारकागूढ आता उलगडू लागले आहे

२००० च्या उत्तरार्धात V445 Puppis ने स्फोट होताच, खगोलशास्त्रज्ञांना लगेचच कळले की ते काहीतरी असामान्य पाहत आहेत. त्या स्फोटात हायड्रोजन नव्हते, हा तो घटक जो सहसा classical nova ला ऊर्जा देतो. मग, जवळजवळ लगेचच, ही प्रणाली घन धुळीच्या पडद्यामागे लपली, केंद्रातील स्रोत झाकला गेला आणि एक दुर्मीळ घटना दीर्घकाळ चालणाऱ्या astrophysical रहस्यात बदलली.

आता ती धूळ इतकी विरळ झाली आहे की संशोधकांना नेमके काय घडले ते पुन्हा उभारता आले. स्रोत सामग्रीनुसार, University of Warwick मधील John Mills यांनी Very Large Telescope मधील infrared observations, Hubble imaging, Southern African Large Telescope मधील दोन दशकांचे spectroscopy, आणि NASA च्या TESS mission मधील photometry एकत्र करून V445 Puppis च्या केंद्रातील binary system उघड केला. निष्कर्ष असा की हा object एका helium star कडून पदार्थ ओढणारा white dwarf आहे, ज्यामुळे हायड्रोजनशिवाय स्फोट कसा झाला हे अखेर स्पष्ट झाले.

हा शोध महत्त्वाचा आहे, कारण V445 Puppis अजूनही आकाशगंगेतील एकमेव पुष्टी झालेला helium nova आहे. त्यामुळे तो केवळ एक विलक्षण उदाहरण नाही. helium, hydrogen नव्हे, घटना चालवत असताना mass transfer, thermonuclear ignition, आणि binary evolution कशी वागते याचा अभ्यास करण्यासाठी ते एक दुर्मीळ प्रयोगशाळा आहे.

सुरुवातीपासूनच V445 Puppis वेगळा का होता

एका सामान्य nova मध्ये, एक white dwarf companion star भोवती फिरतो आणि काळानुसार त्यातून hydrogen-rich gas ओढून घेतो. ती सामग्री white dwarf च्या पृष्ठभागावर साचते, जोपर्यंत दाब आणि तापमान पुरेसे वाढून runaway thermonuclear flash सुरू होत नाही. स्फोट नाट्यमय असतो, पण white dwarf साधारणपणे टिकून राहतो, त्यामुळे accretion सुरू राहिल्यास ही चक्र पुन्हा होऊ शकते.

V445 Puppis नेही व्यापक अर्थाने तेच स्वरूप पाळले, पण एका निर्णायक फरकासह: इंधन helium होते. स्रोत मजकुरानुसार, companion हा helium star आहे, म्हणजे त्याच्या बाहेरील hydrogen envelope काढून टाकलेला तारा; बहुधा ज्याच्याकडून आता पदार्थ accrete केला जात आहे त्याच white dwarf ने तो stripped केला असावा. असे तारे अत्यंत दुर्मीळ आहेत. लेखात त्यांना आकाशगंगेतल्या शेकडो अब्ज ताऱ्यांपैकी कदाचित फक्त काही हजार इतकेच असू शकतात असे म्हटले आहे.

ती दुर्मिळता helium novae इतके क्वचित का दिसतात हे समजावते. तसेच या प्रणालीवर वानिज्ञांना लावता येणाऱ्या प्रत्येक नव्या मर्यादेचे महत्त्व वाढवते. आकाशगंगेत जेव्हा फक्त एकच पुष्टी झालेला नमुना असतो, तेव्हा त्याचा orbit, debris, composition, आणि eruption नंतरचे वर्तन यांचा तपशील विलक्षण महत्त्वाचा ठरतो.

धुळीने पुरावे लपवले, पण कायमचे नाही

२००० च्या eruption ने फक्त एक दुर्मीळ nova जाहीर केली नाही. त्याने अशा परिस्थिती निर्माण केल्या ज्यामुळे ही प्रणाली अभ्यासणे कठीण झाले. outburst ने एक bipolar shell बाहेर फेकला, जो एक ट्रिलियन किलोमीटरहून अधिक पसरला, आणि एक जाड dust disc तयार केला ज्याने सुमारे चतुर्थांश शतकासाठी मध्य binary झाकून टाकला. वर्षानुवर्षे, खगोलशास्त्रज्ञ debris चा विस्तार पाहू शकत होते, पण तो निर्माण करणारा engine पाहू शकत नव्हते.

आता ती geometry कथेच्या केंद्रस्थानी दिसते. स्रोत वर्णनात, expanding shell मध्ये pinched-waist रचना होती आणि मध्यातील dust disc नेच प्रणाली लपवली होती. debris हळूहळू साफ होत गेल्यावर, अनेक instruments वापरून binary चे पुनर्निर्माण करण्याइतका प्रकाश बाहेर पडू लागला.

खगोलशास्त्रीय रहस्ये सहसा कशी सोडवली जातात याची ही उपयुक्त आठवण आहे. एकाच snapshot ने नाही, तर अनेक दशकांतील सातत्य आणि विविध wavelengths मधील निरीक्षणांनी. Infrared data धुळीमधून visible light पेक्षा चांगल्या प्रकारे जाऊ शकते. Spectroscopy हालचाल आणि composition मागोवा घेते. Space-based photometry timing माहिती देते. Hubble आणि मोठी ground telescopes spatial detail आणतात. V445 Puppis मध्ये, तो दीर्घ observational baseline निर्णायक ठरला.

आश्चर्यकारक orbital period असलेली दुर्मीळ binary

पुनर्प्राप्त केलेल्या प्रणालीच्या चित्रात किमान दोन उल्लेखनीय निष्कर्ष आहेत. पहिले, दोन्ही तारे एकमेकांना दर ३.७ दिवसांनी प्रदक्षिणा घालतात, जे खगोलशास्त्रज्ञांनी आधी गृहित धरलेल्या कालावधीपेक्षा जवळजवळ दुप्पट आहे, असे स्रोत मजकुरात म्हटले आहे. सुधारित orbital timing मुळे संशोधक binary चे मॉडेल कसे करतात हे बदलते, ज्यात पदार्थ कसा हस्तांतरित होतो आणि भविष्यातील eruption साठी स्थिती किती लवकर पुन्हा तयार होऊ शकतात हे समाविष्ट आहे.

दुसरे म्हणजे, accretion पुन्हा सुरू झालेले दिसते. म्हणजेच, white dwarf ने आपल्या helium-star companion कडून पुन्हा पदार्थ चोरण्यास सुरुवात केली आहे. त्यामुळे २००० च्या घटनेने प्रणालीची कहाणी संपवली नाही; ती reset केली. binary अजूनही सक्रिय आहे, आणि त्यामुळे V445 Puppis केवळ postmortem case नसून भविष्यातील बदलांसाठी लक्ष ठेवण्याजोगा evolving object आहे.

त्या outflow मध्ये embedded gas clumps देखील आहेत, जे कदाचित oxygen-rich असू शकतात आणि ताशी १२ दशलक्ष किलोमीटरपर्यंत वेगाने जात आहेत. स्रोत सामग्रीनुसार, Mills यांना संशय आहे की हे knots मुख्य outburst नंतर बाहेर फेकले गेले, आणि असे काही इतर कोणत्याही nova मध्ये पाहिले गेले नाही. ते निश्चित झाल्यास, galactic record मध्ये एकटं उभं असलेल्या या प्रणालीला आणखी एक विलक्षण थर मिळेल.

एका विचित्र ताऱ्यापलीकडे helium novae का महत्त्वाच्या आहेत

Helium novae स्वतःमध्येच रोचक आहेत, पण V445 Puppis एका मोठ्या प्रश्नाशीही संबंधित असू शकतो: काही white dwarfs विनाशकारी स्फोटाकडे कसे उत्क्रांत होतात? स्रोत मजकूर ही चौकशी Type Ia supernovae शी जोडतो, जे cosmological yardsticks म्हणून वापरले गेलेले stellar explosions आहेत आणि विश्वाचा वेगाने वाढणारा विस्तार उलगडण्यात मदत केलेली आहे.

लेख असा दावा करत नाही की V445 Puppis भविष्यात Type Ia supernova बनेल, आणि तो फरक महत्त्वाचा आहे. तो एवढे सूचित करतो की प्रणाली अशा मार्गावर प्रकाश टाकू शकते ज्याद्वारे white dwarfs असामान्य परिस्थितीत पदार्थ मिळवतात आणि प्रक्रिया करतात. तो मार्ग समजल्यास कोणती binary recurrent novae राहतात, कोणती खूप mass गमावून वाढू शकत नाहीत, आणि कोणती अधिक विनाशकारी घटनेच्या उंबरठ्याकडे जाऊ शकतात याची मॉडेल्स सुधारू शकतात.

हीच दुर्मीळ प्रणालींची वैज्ञानिक किंमत आहे. त्या विद्यमान वर्गीकरणांवर ताण आणतात. हायड्रोजन-रहित nova मुळे खगोलशास्त्रज्ञांना त्यांचे standard frameworks पुरेसे व्यापक आहेत का, आणि वरवर विचित्र दिसणाऱ्या binary प्रणाली परिचित cosmic phenomena अधिक चांगल्या प्रकारे समजावून सांगू शकतात का, हे विचारावे लागते.

पुढे काय

V445 Puppis आता पूर्णपणे लपलेला नाही, पण तो सर्व बाबतीत सुटलेला केसही नाही. उच्च-वेगाच्या clumps च्या composition, outflow चा नेमका क्रम, आणि प्रणालीचे पुन्हा सुरू झालेले accretion कसे विकसित होईल याबद्दल प्रश्न शिल्लक आहेत. सातत्यपूर्ण निरीक्षण महत्त्वाचे ठरेल, विशेषतः कारण या object ने आधीच दाखवून दिले आहे की तो दशकांपर्यंत स्वतःची visibility बदलू शकतो.

तरीही, मध्यवर्ती रहस्य मोठ्या प्रमाणात कमी झाले आहे. आकाशगंगेतील एकमेव पुष्टी झालेल्या helium nova साठी जबाबदार binary शास्त्रज्ञांनी आता ओळखल्याचे दिसते: ३.७ दिवसांच्या orbit मध्ये stripped helium star कडून पदार्थ घेत असलेला white dwarf. २५ वर्षांच्या अप्रत्यक्ष संकेतांनंतर, ही मोठी प्रगती आहे. कधी कधी खगोलशास्त्रात ब्रेकथ्रू म्हणजे नवीन object शोधणे नसते. तर तो नेहमीच तिथे असलेला object अखेर पाहणे असते.

• V445 Puppis २००० मध्ये हायड्रोजनशिवाय विस्फोटित झाले, त्यामुळे ते आकाशगंगेतील एकमेव पुष्टी झालेल्या helium nova ठरले.
• लपलेल्या binary system ची ओळख पटवण्यासाठी संशोधकांनी VLT, Hubble, SALT, आणि TESS data वापरले.
• त्या प्रणालीत एका दुर्मीळ helium star कडून पदार्थ accrete करणारा white dwarf आहे.
• तारे दर ३.७ दिवसांनी एकमेकांना प्रदक्षिणा घालतात, आणि eruption नंतर accretion पुन्हा सुरू झाले आहे.

हा लेख Universe Today च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.