ดาวแปรแสงหายนะและโนวา

ในดาวแปรแสงหายนะ ดาวแคระขาวจะดึงก๊าซจากดาวคู่ใกล้ชิด และสสารที่สะสมตัวสามารถปะทุขึ้นได้ ทั้งในรูปแบบความไม่เสถียรของจานพอกพูนมวลเป็นการปะทุของดาวแคระโนวา หรือในรูปแบบการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ทำให้ดาวสว่างขึ้นหลายพันเท่าชั่วขณะในฐานะโนวาแบบคลาสสิก

Definition

ดาวแปรแสงหายนะคือระบบดาวคู่ใกล้ชิดที่ดาวแคระขาวพอกพูนมวลจากดาวคู่ที่เติมเต็มโรชโลบ (Roche-lobe-filling companion) และโนวาคือการปะทุที่เกิดจากความไม่เสถียรของจานพอกพูนมวล หรือจากการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์บนดาวแคระขาว ซึ่งทำให้ระบบดังกล่าวสว่างขึ้นอย่างมาก

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างของระบบดาวคู่แปรแสงหายนะ จานพอกพูนมวลที่ก่อตัวรอบดาวแคระขาว การปะทุจากความไม่เสถียรของจานในดาวแคระโนวา การระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์บนพื้นผิวดาวแคระขาวที่ทำให้เกิดโนวาแบบคลาสสิกและโนวาเกิดซ้ำ และความเชื่อมโยงของระบบเหล่านี้กับดาวฤกษ์ต้นกำเนิดซูเปอร์โนวาชนิด Ia

Core questions

• ดาวแปรแสงหายนะประกอบด้วยอะไรบ้าง?
• เหตุใดดาวแคระโนวาจึงมีการปะทุซ้ำๆ?
• อะไรเป็นสาเหตุของการปะทุของโนวาแบบคลาสสิก?
• ระบบเหล่านี้เชื่อมโยงกับซูเปอร์โนวาชนิด Ia ได้อย่างไร?

Key concepts

• จานพอกพูนมวล
• การล้นโรชโลบ
• ดาวแคระโนวา
• ความไม่เสถียรของจาน
• โนวาแบบคลาสสิก
• การระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์
• โนวาเกิดซ้ำ

Key theories

การพอกพูนมวลและการปะทุจากความไม่เสถียรของจาน

ก๊าซที่ถ่ายโอนจากดาวคู่จะก่อตัวเป็นจานพอกพูนมวลร้อนรอบดาวแคระขาว ความไม่เสถียรในจาน ซึ่งก๊าซจะเปลี่ยนสถานะระหว่างความหนืดต่ำและความหนืดสูง ทำให้เกิดการสว่างขึ้นซ้ำๆ ที่พบในดาวแคระโนวา

การระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์และโนวาแบบคลาสสิก

สสารที่อุดมด้วยไฮโดรเจนที่สะสมอยู่บนดาวแคระขาวจะถูกบีบอัดและให้ความร้อนจนกระทั่งจุดระเบิดในการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ ซึ่งจะขับไล่เปลือกก๊าซที่ผ่านกระบวนการแล้วออกไปและทำให้ระบบสว่างขึ้นอย่างมหาศาล หากการพอกพูนมวลดังกล่าวทำให้ดาวแคระขาวมีมวลเข้าใกล้ขีดจำกัดจันทรเศขร (Chandrasekhar limit) มันอาจกลายเป็นดาวฤกษ์ต้นกำเนิดซูเปอร์โนวาชนิด Ia ได้

Mechanisms

ดาวคู่จะล้นโรชโลบและป้อนก๊าซผ่านจานพอกพูนมวลไปยังดาวแคระขาว ซึ่งจะปล่อยพลังงานศักย์โน้มถ่วงออกมา ความไม่เสถียรทางความร้อน-ความหนืดในจานจะทำให้สสารที่สะสมไว้ถูกเทลงบนดาวแคระขาวในการปะทุของดาวแคระโนวา ในขณะที่การสะสมตัวของไฮโดรเจนบนพื้นผิวดาวแคระขาวอย่างต่อเนื่องจะจุดระเบิดในที่สุดเป็นการระเบิดที่ขับเคลื่อนการปะทุของโนวาแบบคลาสสิก

Clinical relevance

ดาวแปรแสงหายนะเป็นห้องปฏิบัติการใกล้ตัวสำหรับการศึกษาฟิสิกส์การพอกพูนมวลและความไม่เสถียรของจาน ซึ่งยังคงเกิดขึ้นรอบดาวนิวตรอนและหลุมดำ โนวามีส่วนช่วยในการสังเคราะห์นิวเคลียสของกาแล็กซีสำหรับไอโซโทปบางชนิด และดาวแคระขาวที่พอกพูนมวลเป็นดาวฤกษ์ต้นกำเนิดชั้นนำของซูเปอร์โนวาชนิด Ia ที่ใช้ในการศึกษาจักรวาลวิทยา

History

คราฟต์ (Kraft) ได้ยืนยันในช่วงทศวรรษ 1960 ว่าดาวแปรแสงหายนะเป็นระบบดาวคู่ใกล้ชิดที่มีดาวแคระขาว ภาพจานพอกพูนมวลและแบบจำลองความไม่เสถียรของจานของดาวแคระโนวาได้รับการพัฒนาในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 และทฤษฎีการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ของโนวาแบบคลาสสิกได้รับการพัฒนาโดยสตาร์ฟิลด์ (Starrfield) และคณะ

Debates

ช่องทางดาวเดี่ยว (single-degenerate channel) สำหรับซูเปอร์โนวาชนิด Ia

การที่ดาวแคระขาวที่พอกพูนมวลในระบบคล้ายดาวแปรแสงหายนะจะเติบโตจนถึงมวลจันทรเศขรและระเบิดเป็นซูเปอร์โนวาชนิด Ia หรือว่าเหตุการณ์ชนิด Ia ส่วนใหญ่มาจากดาวแคระขาวรวมตัวกัน ยังคงเป็นคำถามที่เปิดกว้างซึ่งมีนัยยะต่อการใช้พวกมันเป็นเครื่องมือทางจักรวาลวิทยา

Key figures

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

Seminal works

• warner1995
• starrfield2016

Frequently asked questions

ดาวแคระโนวาและโนวาแบบคลาสสิกแตกต่างกันอย่างไร?

ดาวแคระโนวาจะสว่างขึ้นเล็กน้อยและซ้ำๆ เนื่องมาจากความไม่เสถียรในจานพอกพูนมวลที่เทสสารลงบนดาวแคระขาว ในขณะที่โนวาแบบคลาสสิกเป็นการปะทุที่ใหญ่กว่าและหายากกว่ามาก ซึ่งเกิดจากการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์ของไฮโดรเจนที่สะสมอยู่บนพื้นผิวดาวแคระขาว

โนวาทำลายดาวฤกษ์หรือไม่?

ไม่ โนวาแบบคลาสสิกจะขับไล่เพียงชั้นผิวหน้าที่เกิดการระเบิดเทอร์โมนิวเคลียร์เท่านั้น ดาวแคระขาวและดาวคู่ยังคงอยู่ ดังนั้นการพอกพูนมวลจึงดำเนินต่อไปและระบบสามารถปะทุได้อีกครั้ง โดยโนวาเกิดซ้ำบางดวงสามารถทำได้ภายในไม่กี่ทศวรรษ