Nova (v množném čísle novy nebo nov) je náhlé a výrazné zjasnění hvězdy způsobené termonukleárním výbuchem na povrchu bílého trpaslíka. Jinak řečeno, jde o obrovský jaderný výbuch omezený na povrchu hvězdy, který dočasně zvýší její jasnost o několik až desetitisíckrát.

Příčina a mechanismus

Novy vznikají v systémech, kde je bílý trpaslík součástí dvojhvězdného systému. Pokud jsou obě složky dostatečně blízko, proudí materiál (převážně vodík) z průvodce na povrch bílého trpaslíka. Hromadění akretovaného vodíku vede k rostoucímu tlaku a teplotě v povrchové vrstvě, až se spustí termojaderná reakce. Protože podmínky na povrchu jsou degenerované (elektronová degenerace), reakce proběhne explozivně a dojde k rychlému vyvržení části akretovaného materiálu do okolí.

Co se při nově děje

Při výbuchu je obvykle uvolněno relativně malé množství látky v astronomickém měřítku — typicky kolem 10⁻⁵ až 10⁻⁴ hmotnosti Slunce (v textu níže uváděno přibližně jako 1⁄10 000 hmotnosti Slunce, tedy ~10⁻⁴ M☉). Pouze malá část akretované hmoty (řádově několik procent) se skutečně zpracuje v termojaderných reakcích; zbytek je často vyvržený. Rychlosti vyvrženého plynu dosahují stovek až několika tisíc kilometrů za sekundu a absolutní jasnost novy může vzrůst z několika násobků jasnosti Slunce až na 50 000–100 000krát sluneční jas.

Novy emitují napříč spektrem: opticky, v ultrafialovém, rentgenovém, rádiovém i v gama oboru. V roce 2010 teleskop Fermi poprvé detekoval u některých nov vysokou energii (>100 MeV), což ukázalo, že část energie může být přeměněna do akcelerace částic a produkce gama záření.

Druhy nov

  • Klasické novy — vyskytují se jednorázově v historickém měřítku (několik tisíc let), na jednom bílém trpaslíku se mohou vyskytnout opakovaně, ale s dlouhými intervaly (stovky až tisíce let).
  • Rekurentní novy — systémy, u kterých je pozorováno více výbuchů za lidský život (desítky až stovky let). Příkladem je RS Ophiuchi, u něhož byly zaznamenány erupce v letech 1898, 1933, 1958, 1967, 1985 a 2006.
  • Trpasličí novy (dwarf novae) — tyto systémy vykazují opakující se zjasnění způsobené nestabilitou akrečního disku, nikoli termojadernou explozí na povrchu bílého trpaslíka; mechanismus je tedy odlišný.

Spektrální typy a světelné křivky

Spektra nov se dělí například na typy s převahou ionizovaných železnatých čar (Fe II) a na typy s výraznými heliovými a dusíkovými čarami (He/N). Rychlost poklesu jasnosti po maximu (parametry t2, t3 — doba poklesu o 2 nebo 3 magnitudy) se používá k charakterizaci erupce; rychlé novy mají jiné spektrální a dynamické vlastnosti než pomalé. Historicky byla navržena korelace mezi maximální absolutní magnitudou a rychlostí poklesu (MMRD), ale její univerzálnost je v posledních dekádách předmětem diskuse.

Význam pro nukleosyntézu a pozorování

Novy přispívají k obohacení mezihvězdného prostoru některými lehkými nuklidy (např. izotopy uhlíku, dusíku a kyslíku) a mohou syntetizovat radioaktivní izotopy, které jsou pozorovatelné v gama záření nebo jako přeměny (např. 7Be → 7Li). Pozorování v různých pásmech (optické fotometrie, spektra, rentgen, rádio, gama) poskytuje informace o rychlosti výtrysku, hmotě ejekta, geometrii výtrysku a o interakci s okolním prostředím (např. v případě rekurentních nov v symbiotických systémech se může výtrysk srážet s hustým větrem průvodce).

Příklady a historické erupce

Občas jsou novy dostatečně jasné a blízko, aby byly viditelné i pouhým okem. Jeden z nejjasnějších moderních případů byla Nova Cygni 1975, která se objevila 29. srpna 1975 v souhvězdí Cygnus asi pět stupňů severně od Denebu a dosáhla magnitudy 2,0. Mezi další pozoruhodné erupce patří V1280 Scorpii (17. února 2007, max. ~3,7), Nova Delphini 2013 (V339 Del) a Nova Centauri 2013, objevená 2. prosince 2013, která patří k nejjasnějším novám tohoto tisíciletí (max. kolem 3,3 mag).

Opakované erupce a osud bílého trpaslíka

Bílý trpaslík může procházet více erupcemi, protože akrece od průvodce pokračuje a na povrchu se opakovaně hromadí nový materiál. U některých systémů, pokud bílý trpaslík postupně přibírá hmotu a přiblíží se Chandrasekharově hranici, může to skončit termonukleární explozí jako supernova typu Ia místo novy.

Frekvence výskytu a pozorování v galaxii

Astronomové odhadují, že v Mléčné dráze vznikne ročně přibližně 30 až 60 nov (běžně se udává asi 40 ročně). Kvůli absorpci prachem, pokrytí oblohy a detekčním limitům je však každoročně objeveno jen kolem 10 nov. V jiných galaxiích, například v galaxii v Andromedě, se detekuje přibližně 25 nov ročně jasnějších než asi 20. magnituda; v dalších blízkých galaxiích jsou počty menší podle vzdálenosti a citlivosti průzkumů.

Závěr

Novy jsou důležitým fenoménem pro studium akrece, termojaderné fyziky v extrémních podmínkách a interakce hmoty s okolím. Díky častým moderním průzkumům oblohy (optickým i v dalších oblastech spektra) se jejich objevy a detailní fyzikální poznání výrazně prohlubují, včetně neočekávaných komponent, jako je produkce vysokých energií pozorovaných v gama oboru.