Katastrophale Veränderliche und Novae

Bei einer katastrophalen Veränderlichen zieht ein Weißer Zwerg Gas von einem nahen Begleiter an, und das akkretierende Material kann ausbrechen, entweder in Form von Scheibeninstabilitäten als Zwergnova-Ausbrüche oder in einem thermonuklearen Blitz, der den Stern kurzzeitig tausende Male heller erscheinen lässt als eine klassische Nova.

Definition

Katastrophale Veränderliche sind enge Doppelsternsysteme, in denen ein Weißer Zwerg Materie von einem Roche-Lobe-füllenden Begleiter akkretiert, und Novae sind die Ausbrüche, die durch Akkretionsscheibeninstabilitäten oder durch thermonuklearen Runaway auf dem Weißen Zwerg angetrieben werden und solche Systeme dramatisch aufhellen lassen.

Scope

Das Thema umfasst die Struktur katastrophaler Veränderlicher in Doppelsternsystemen, die Akkretionsscheibe, die sich um den Weißen Zwerg bildet, die Scheibeninstabilitätsausbrüche von Zwergnovae, den thermonuklearen Runaway auf der Oberfläche des Weißen Zwergs, der klassische und rekurrierende Novae erzeugt, und die Verbindung dieser Systeme zu den Vorläufern von Supernovae vom Typ Ia.

Core questions

• Woraus besteht eine katastrophale Veränderliche?
• Warum erfahren Zwergnovae wiederkehrende Ausbrüche?
• Was verursacht eine klassische Nova-Eruption?
• Wie sind diese Systeme mit Supernovae vom Typ Ia verbunden?

Key concepts

• Akkretionsscheibe
• Roche-Lobe-Überlauf
• Zwergnova
• Scheibeninstabilität
• klassische Nova
• thermonuklearer Runaway
• rekurrierende Nova

Key theories

Akkretion und Scheibeninstabilitätsausbrüche

Von dem Begleiter übertragener Gas bildet eine heiße Akkretionsscheibe um den Weißen Zwerg; eine Instabilität in der Scheibe, bei der das Gas zwischen Zuständen niedriger und hoher Viskosität wechselt, verursacht die wiederkehrenden Aufhellungen, die bei Zwergnovae beobachtet werden.

Thermonuklearer Runaway und klassische Novae

Wasserstoffreiches Material, das sich auf dem Weißen Zwerg ansammelt, wird komprimiert und erhitzt, bis es in einem thermonuklearen Runaway zündet, eine Hülle aus verarbeitetem Gas ausstößt und das System enorm aufhellt; wenn eine solche Akkretion den Weißen Zwerg in Richtung der Chandrasekhar-Grenze wachsen lässt, kann er zu einem Vorläufer einer Supernova vom Typ Ia werden.

Mechanisms

Der Begleiter füllt seinen Roche-Lobe und speist Gas über eine Akkretionsscheibe auf den Weißen Zwerg, wobei Gravitationsenergie freigesetzt wird. Eine thermisch-viskose Instabilität in der Scheibe schleudert gespeicherte Materie in Zwergnova-Ausbrüchen auf den Weißen Zwerg, während die stetige Ansammlung von Wasserstoff auf der Oberfläche des Weißen Zwergs schließlich in einem Runaway zündet, der eine klassische Nova-Eruption antreibt.

Clinical relevance

Katastrophale Veränderliche sind nahegelegene Laboratorien für Akkretionsphysik und Scheibeninstabilitäten, die auch um Neutronensterne und Schwarze Löcher wirken; Novae tragen zur galaktischen Nukleosynthese bestimmter Isotope bei, und die akkretierenden Weißen Zwerge sind führende Kandidaten für die Vorläufer von Supernovae vom Typ Ia, die in der Kosmologie verwendet werden.

History

Kraft stellte in den 1960er Jahren fest, dass katastrophale Veränderliche enge Doppelsternsysteme sind, die einen Weißen Zwerg enthalten; das Bild der Akkretionsscheibe und das Scheibeninstabilitätsmodell der Zwergnovae entwickelten sich in den 1970er und 1980er Jahren, und die Theorie des thermonuklearen Runaways klassischer Novae wurde von Starrfield und Mitarbeitern ausgearbeitet.

Debates

Der Einzelentartungs-Kanal für Supernovae vom Typ Ia

Ob akkretierende Weiße Zwerge in katastrophalen Veränderlichen-ähnlichen Systemen zur Chandrasekhar-Masse anwachsen und als Supernovae vom Typ Ia explodieren, oder ob die meisten Typ-Ia-Ereignisse stattdessen aus der Verschmelzung Weißer Zwerge resultieren, bleibt eine offene Frage mit Implikationen für deren Nutzung als kosmologische Werkzeuge.

Key figures

• Robert Kraft
• Brian Warner
• Sumner Starrfield
• Jorge Sahade

Seminal works

• warner1995
• starrfield2016

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen einer Zwergnova und einer klassischen Nova?

Eine Zwergnova hellt sich mäßig und wiederholt auf, aufgrund von Instabilitäten in der Akkretionsscheibe, die Materie auf den Weißen Zwerg ablagern, während eine klassische Nova eine viel größere, seltenere Eruption ist, die durch eine thermonukleare Explosion von angesammeltem Wasserstoff auf der Oberfläche des Weißen Zwergs verursacht wird.

Zerstört eine Nova den Stern?

Nein, eine klassische Nova stößt nur die Oberflächenschicht aus, die den thermonuklearen Runaway durchlief; der Weiße Zwerg und sein Begleiter überleben, sodass die Akkretion wieder aufgenommen wird und das System erneut ausbrechen kann, wobei einige rekurrierende Novae dies innerhalb von Jahrzehnten tun.