11. mars 1437 så en gruppe kongelige astronomer i et observatorietårn i Seoul, Korea, mens en strålende hvit blitz tente på nattehimmelen. En av de fem observatørene gjorde nøye oppmerksom på hva de så: "En gjestestjerne begynte å bli sett mellom den andre og den tredje stjernen til Wei [Scorpius] ... Den varte i 14 dager."
Relatert innhold
- Hvordan formørkelse-angst hjalp til med å legge grunnlaget for moderne astronomi
- Mest litium i universet er smidd i eksploderende stjerner
Selv om de ikke visste det da, kom den skinnende "gjestestjernen" fra en voldeligere hendelse enn navnet antyder: en novaeksplosjon. Nå, ved hjelp av de koreanske postene så vel som glassfotografiske plater fra Harvard University, har moderne astrofysikere gjenoppdag stjernen og rekonstruert livssyklusen til et binært stjernesystem for første gang.
"Den virkelige nyheten i denne studien er at vi har en udiskutabel og usedvanlig nøyaktig klokke, " takket være de gamle koreanerne, sier Michael Shara, hovedforfatter på studien og en astrofysiker ved American Museum of Natural History. “I astronomi måler du nesten aldri noe med bedre enn 20 eller 30 prosent nøyaktighet. Her vet vi hva som skjer med dagen. ”
Forskningen, som ble publisert onsdag i tidsskriftet Nature, ser på utviklingen av et binært system, en himmelsk sammenkobling der to stjerner er nær nok til at tyngdekraften deres fører til at de går i bane rundt hverandre. Rundt 70 prosent av stjernene faller i denne kategorien, og forholdet deres er alt annet enn fredelig. Den største av de to stjernene er en hvit dverg, en supertett stjerne med en masse som ikke er høyere enn 8 ganger størrelsen på solen vår. (Faktisk vil sola vår sannsynligvis bli en hvit dverg om 5 milliarder år.)
"Hvis du sto på en hvit dverg, ville du blitt flatet ut til en oljeslip, " sier Josh Grindlay, en medforfatter av studien og hovedetterforsker ved Digital Access to a Sky Century @ Harvard-prosjektet (DASCH).
Den hvite dvergens langsiktige følgesvenn er derimot en mindre, hydrogenforbrenende rød dverg. Den hvite dvergen kannibaliserer partneren sin på en nådeløs måte, filtrerer av saken og samler den inn i en ring rundt atmosfæren. Den glorie av superhot-materie kalles en "akkresjonsskive." Noen ganger vil mengden materie som strømmer fra den mindre stjernen til sin sultne partner øke nok til at den hvite dvergen lyser dramatisk, som en lommelykt som plutselig tennes. Dette er kjent som en "kataklysmisk variabel."
Det koreanske astronomer observerte for nesten 600 år siden, var imidlertid enda mer dramatisk. De var vitne til noe som heter nova, og det er når saken som samler seg i atmosfæren til den hvite dvergen når kritisk masse og får en kjede med kjernefysiske reaksjoner, og vokser til å være så mye som 1 million ganger lysere enn solen. I motsetning til en supernova eksploderer ikke en stjerne som gjennomgår nova; bare atmosfæren gjør det. Den hvite dvergen glir etter hvert tilbake til en "dvalemodus" -tilstand, og nipper saken fra sin partner. I denne tilstanden er det eneste gjenværende spor av det voldelige utbruddet en sky av utstøttet materiale kjent som et skall.
"Novae blir ofte beskrevet som den tredje mest energiske eksplosjonen i universet - først Big Bang og andre supernovaer og gammastråler, " sier Jeremy Drake, en senior astrofysiker ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Før nå var forskere ikke sikre på om novaer og kataklysmiske variabler oppstod i det samme systemet, eller om noen systemer produserte novaer mens andre forble katastrofale variabler. Det faktum at vi kan spore tilbake denne spesielle nova-hendelsen fra de koreanske observasjonene, og se at denne stjernen nå gjennomgår normal kataklysmisk variabel oppførsel, er et manglende stykke fra puslespillet som forteller oss at nova- og kataklysmiske variabler er det samme systemet som gjennomgår sykliske episoder, ”sier Drake.
For Shara er åpenbaringen enda mer gledelig. I 30 år har han lett etter fysisk bevis for sin hypotese om at binære systemer eksisterer i en evolusjonstilstand, som "sommerfugler og larver." Etter å ha sett på et litt annet sted enn han forventet, fant han endelig - eller rettere sagt, gjenoppdaget —Den hvite dvergen som sitter inne i nova-skallet. Og med glassplatene fra DASCH - som ble brukt av Harvard-astronomer og "datamaskiner" for å fotografere himmelen i 100 år - kunne Shara se den samme stjernen gå gjennom dverg-novautbrudd (de øyeblikkene med flimrende lysstyrke) i 1934, 1935 og 1942.
For denne fryktinngytende oppdagelsen skylder vi en takknemlighetsgjeld til de kongelige observatørene på oppdrag fra Koreas kong Sejong, som styrte fra 1418 til 1450 og konstruerte "en av de fineste astronomiske observatoriene i verden, " skriver Joseph Needham i The Hall of Heavenly Records: Koreanske astronomiske instrumenter og klokker . I tillegg til å bygge flere observatorier og astronomiske instrumenter (inkludert en revolusjonerende sjølvfallende vannklokke), gjorde de kongelige astronomene også nøyaktig observasjon av månen, solen og fem planeter til å gjøre forutsigelser om deres fremtidige bevegelser gjennom 1442.
Boken disse observasjonene og spådommene er nedtegnet i, Chilijeongsan (Calculations of the Seven Luminaries), er "bevis på koreansk astronomi på sitt høyeste nivå i den moderne verden, " skriver historikeren Park Seong-Rae i Science and Technology in Korean History: Excursions, Innovasjoner og problemstillinger . Det er heller ikke første gang moderne astronomer har dratt nytte av de grundige beregningene av tidlige stjernekikkere. Antikke mennesker som overvåker solformørkelser og måneformørkelser over hele Asia og Midt-Østen la grunnlaget for fremtidige vitenskapelige fremskritt, rapporterer Maya Wei-Haas til Smithsonian.com .
Men selv om vi har avdekket et stort spørsmål om livssyklusen til novaer, mener Shara at det er mer som skal belyses. “Går noe av dette systemet inn i de aller dypeste fasene av dvalemodus, der masseoverføringshastigheten blir tusenvis av ganger mindre, eller kanskje den til og med faller til null? Er det en tid at stjernene ikke samhandler? Det er en ukjent, sier han. Alt vi vet for nå er at syklusen - nova, dvalemodus, kataklysmisk variabel - gjentar seg tusenvis av ganger over det binære systemets lange levetid.
På slutten av den livssyklusen mister den kannibaliserte hydrogenstjernen til slutt stjernestatusen. "Det blir en brun dverg, deretter en planet, deretter en steinete kjerne av en planet, så er den trolig strimlet inn i et asteroidebelte, " sier Shara.
Mens Shara planlegger å fortsette å observere himmelen for å få mer bevis på hva som kommer etter binære systemer, mistenker han at flere av kollegene kan komme til å grave i fortiden for å jage novaene. Drake, for den ene, virker opptatt av å ta opp sprettet. "Jeg vet ikke hvor mange som lurer rundt, men jeg er sikker på at det er flere eksempler i arkiver som kan følges opp, " sier Drake, som ikke var tilknyttet studien. Han legger til at selv om ekso-planeter kan få brorparten av publikums oppmerksomhet, er novaer og kataklysmiske variabler virkelig der moroa er.
"Stellar evolusjon og fysikken i hvordan stjerner interagerer og eksplosjonsdynamikk - de er virkelig fascinerende systemer å utforske, " sier han.
