L’emissió de raigs gamma d’una nova recurrent confirma una predicció de 2006

RS Ophiuchi és un sistema binari inestable format per un estel gegant vermell i un nan blanc, que experimenta regularment explosions termonuclears sobre el nan blanc, anomenades explosions de nova

Situat a 5000 anys llum de la Terra, RS Ophiuchi (RS Oph) és un sistema binari inestable format per un estel gegant vermell i un nan blanc. Cada 15 o 20 anys, s’acumula suficient material del gegant vermell a la superfície del nan blanc, el que produeix una explosió termonuclear. En astronomia, aquests sistemes es coneixen com a noves, ja que provoquen l'aparició sobtada d'una estrella brillant, aparentment «nova».

S’han registrat esclats d’RS Oph el 1898, 1933, 1958, 1967, 1985, 2006 i el 2021. De fet, totes les noves són recurrents, pero només algunes tenen períodes de recurrència prou curts (inferiors a 100 anys) com per poder registrar més d’un esclat.

La seva última erupció, l'any 2021, va ser observada pels telescopis Large Area Telescope (LAT) de la missió Fermi i per la matriu de telescopis Txerenkov H.E.S.S. a Namíbia i MAGIC a les Illes Canàries (Espanya). Aquest va ser el primer cop que, a la Via Làctia, una explosió d’aquesta mena es va observar en raigs gamma de molt alta energia mitjançant telescopis terrestres.

L'esclat d’RS Oph el 2021 confirma les prediccions que Margarita Hernanz, investigadora de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l'Institut de Ciències de l'Espai (ICE-CSIC), va realitzar el 2006 sobre l’emissió de raigs gamma de molt alta energia relacionats amb l'acceleració de partícules en aquesta nova recurrent. Aquest estudi es va publicar a The Astrophysical Journal.

L'acceleració de partícules a les noves no es va considerar factible fins a les observacions d’RS Oph, de manera que s'ha convertit en un objecte clau per estudiar la microfísica d'acceleració de partícules en ones de xoc astrofísiques.
En l’article de 2006, del qual Hernanz és coautora juntament amb V. Tatischeff, els autors van analitzar les observacions de l'esclat amb radiotelescopis i telescopis infrarojos i de raigs X, i van estudiar l'ona de xoc generada per l'explosió que va colpejar a milers de quilòmetres per segon el vent de l'estel gegant vermell.

Els autors Hernanz i Tatischeff van predir una acceleració de protons en aquesta ona de xoc a energies de diversos teraelectronvolts (TeV) i una emissió gamma potencialment observable durant diversos dies després de l'explosió. Es tractava de la primera predicció d’un procés d’aquest tipus en l’explosió d’una nova.

Els investigadors van deduir de les observacions en totes les longituds d'ona el 2006 que l'acceleració de partícules havia ocorregut en RS Oph a conseqüència de forts xocs entre l'ejecció de la nova i el vent del gegant vermell. En aquell moment no es van poder detectar raigs gamma a causa de l'absència de telescopis gamma prou sensibles. No obstant això, l'observació de l'explosió d’RS Oph el 2021 confirma les prediccions de 2006 amb molta precisió.

Les observacions existents en diferents longituds d'ona d'aquesta explosió de nova el 2006 van ser crucials per descobrir l'acceleració de les partícules (protons i electrons) i van contribuir a estudiar la teoria de l'acceleració difusiva a les noves, aplicada anteriorment només a les explosions de supernova. «El fet que el procés sigui molt més ràpid a les noves que a les supernoves –perquè a les explosions de les noves hi ha menys massa involucrada– ens permetrà estudiar aquests processos amb més detall», diu Hernanz.

Nota de premsa preparada en col·laboració amb l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC).

Imatge Principal

Peu d’imatge: vista artística de la nova RS Oph, composta per un nan blanc que acumula material d'un gegant vermell.
Crèdit: superbossa.com/MPP

Enllaços

– IEEC
– ICE-CSIC
– Large Area Telescope (LAT)
– H.E.S.S.
– MAGIC
 
Més informació

Aquest descobriment es presenta al 7è Simposi Internacional de Heidelberg sobre Astronomia d’Altes Energies i Raigs Gamma (Gamma2022), a Barcelona, entre el 4 i el 8 de juliol de 2022. Consulteu les actes del simposi.

La predicció es presenta en un article titulat «Evidence for Nonlinear Diffusive Shock Acceleration of Cosmic Rays in the 2006 Outburst of the Recurrent Nova RS Ophiuchi», de V. Tatischeff i M. Hernanz, que apareix a la revista The Astrophysical Journal, Volume 663, Number 2 el 2007. DOI 10.1086/520049

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia.  Com a resultat de més de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació.

L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat de recerca ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat de recerca CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat de recerca CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat de recerca ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).

Contactes

Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat 

Autor Principal a l’IEEC
Barcelona, Espanya
Margarita Hernanz
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC)
Correu electrònic: hernanz@ieec.cat, hernanz@ice.csic.es