small pl CAMK logo

Zawartość wpisu

Data utworzena: ,   Data archiwum:

36 lat później. Model wybuchów nowych karłowatych, znów pomyślnie przechodzi test obserwacji

 

Zmienne kataklizmiczne (dalej ZK) są układami gwiazd podwójnych składającymi się z białego karła, na którego spada materia tracona przez wypełniającego swoją powierzchnię Roche'a, małomasywnego gwiazdowego towarzysza. Ilość rodzajów ZK, odpowiadających różnym rodzajom widm promieniowania i zmienności czasowej może przyprawić o zawrót głowy. Główny podział przebiega między nowymi karłowatymi, których wybuchowy wzrost jasności optycznej o więcej niż dwie wielkości gwiazdowe, powtarza się w skali od tygodni do dekad, a układami nowo-podobnymi, których światło jest w podobnie trwających okresach niezmienne.

Wybuchy nowych karłowatych zachodzące w dysku akrecyjnym otaczającym białego karła spowodowane są niestabilnością występującą przy temperaturach odpowiadających rekombinacji wodoru. Pojawiająca się wtedy gwałtowna zależność nieprzezroczystości od temperatury wywoduje cieplną i lepką niestabilność przeprowadzającą cyklicznie dysk akrecyjny przez dwa stany. W stanie wybuchowym, temperatura przewyższa 10 000 K, wodór jest całkowicie zjonizowany, a tempo przepływu masy (akrecji) przez dysk jest wyższe od tempa, w którym materia jest do dysku dostarczana. W stanie spokojnym, zimny dysk ma temperaturę niższą od 3000 K, wodór jest prawie neutralny, a tempo akrecji niższe od tempa, w którym materia do dysku dociera. Model niestabilności dyskowej (MND) opisuje ten proces odtwarzając obserwowane krzywe zmian blasku nowych karłowatych.

Podstawowym testem MND jest sprawdzenie czy pozwala on odtworzyć obserwowany podział między nowe karłowate a nowo-podobne. W tych ostatnich układach, dysk akrecyjny powinien być stale gorący, tak by wodór był zjonizowany. Wymaga to by dla dysku danego rozmiaru Rdysk, tempo akrecji Ṁ było większe od pewnego tempa krytycznego, powyżej którego dysk jest stabilny.W przeciwnym przypadku, niższego tempa akrecji, dany układ jest nową karłowatą. MND może więc być testowany przez wyznaczenie rozmiaru dysków i temp akrecji obserwowanych ZK.

W 1982 roku, jeden z autorów MND, profesor Józef Smak z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk, przy użyciu około tuzina ZK, wykazał, że kryterium niestabilności dysku istotnie oddziela nowe karłowate od nowo-podobnych, dowodząc tym samym słuszności modelu.

Trzydzieści sześć lat później, Guillaume Dubus z Instytutu Planetologii i Astrofizyki w Grenobli, Magdalena Otulakowska-Hypka z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Poznańskiego i Jean-Pierre Lasota z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk i z Instytutu Astrofizyki w Paryżu, powtórzyli pracę profesora Smaka, ale tym razem używając próbki 130 ZK, do których odległości paralaktyczne pochodzą z najświeższego katalogu Gaia 2DR. Te niezwykle precyzyjnie wyznaczone odległości umożliwiają bardzo dokładne wyliczenie tempa akrecji w ZK. Otrzymane wyniki są wspaniałym i ostatecznym potwierdzeniem słuszności modelu niestabilności dyskowej.

Rycina 1
Porównanie tempa przepływu masy zmiennych kataklizmicznych z kryterium stabilności. Rycina górna (Smak 1982): trzy linie graniczne odpowiadają masom białego karła równym (od dołu do góry) 0.5, 1.0, 1.2 M⦿. Zacienione prostokąty odpowiadają układom nowo-podobnym, niezacienione nowym karłowatym. DQ=DQ Her, U=U Gem, Z=Z Cha, USP DN=nowe karłowate o bardzo krótkich okresach, S=gwiazda Stepaniana (teraz nazywana IP Peg - jej okres orbitalny wynosi naprawdę 3,80 hr, a więc promień dysku wynosi 8 1010 cm, umieszczając układ w rejonie niestabilnym. Wiemy teraz, że IP Peg jest nową karłowatą!).Rycina dolna (Dubus et al 2018): układy znajdujące się powyżej (czerwonej) ciągłej linii są gorące i stabilne. Układy poniżej dolnej (niebieskiej) linii maja zimne stabilne dyski, jeśli natężenie pola magnetycznego białego karła przewyższa 10 T. Linia przerywana przedstawia spodziewane wiekowe tempo przepływu masy zgodnie z modelami Knigge et al (2011). Symbole kwadratowe oznaczają nowe karłowate typu Z Cam, (czerwone) gwiazdki oznaczają układy nowo-podobne. Okres orbitalny Porb jest proporcjonalny do Rdysk3/2.


Dubus, Guillaume; Otulakowska-Hypka, Magdalena; Lasota, Jean-Pierre 2018, Astronomy and Astrophysics, w druku;

(Knigge, C., Baraffe, I., & Patterson, J. 2011, ApJS, 194, 28)

Archiwa


Kategorie