Recurrent Nova RS Oph

Die Mitglieder der Fachgruppe Spektroskopie beschäftigen sich mit der Beobachtung, Aufzeichnung und Analyse der Spektren von Sternen und weiteren astronomischen Objekten. Bei der Untersuchung von weit entfernten Sternen stellt deren Licht die einzige Informationsquelle dar. Daraus lassen sich jedoch höchst präzise und aufschlussreiche Erkenntnisse über Alter, Zusammensetzung und Zustand der Sterne gewinnen. Im Weiteren engagieren sich einige Mitglieder im Bau von Spektrographen unterschiedlicher Bauart.

Moderator: Michael Keiser

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Richard
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Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Richard »

Hallo zusammen

Jahrelang passiert nichts Besonderes – dann "krachts" gleich dreimal hintereinander. Zuerst die Classical Nova Herculis (Beobachtungsbehinderung durch Schlechtwetterphase), gefolgt von Vulpecula (für Balkonsternwarten ungünstig, da momentan in Zenitnähe). Und nun, wesentlich günstiger im SW, die Recurrent Nova RS Ophiuchi, deren letzte Ausbrüche in den Jahren 1933, 1958, 1967, 1985 und 2005 stattfanden. Dank dem Alarm von Stefan und Jonas (besten Dank!), gelang es ein Spektrum von RS Ophiuchi in der Frühphase der Eruption aufzunehmen. Das Profil zeigt die typischen Merkmale der frühen, intransparenten Fireball Phase – d.h. Emissionen vor allem der H-Balmerserie mit den blauverschobenen P Cygni Absorptionen. Daraus lässt sich eine Ausbreitungsgeschwindigkeit "Terminal Velocity" von V∞ < 4000 km/s abschätzen, d.h. deutlich kleiner als bei der Nova Herculis mit ca. 5000 km/s. Dies würde eher auf eine Fe II Nova hindeuten, was sich aber später in der "Permittet" und "Nebular" Phase noch zeigen muss (Spektralatlas Kap. 24). Die initiale Fireball Phase von RS Oph wurde 2005 durch das VLT als Kompositaufnahme visualisiert (siehe Bild).
https://de.wikipedia.org/wiki/RS_Ophiuchi
Eine Lichtkurve scheint auf AAVSO noch nicht verfügbar zu sein. Die Nova erschien deutlich heller als der (auf der Finder Chart), südlich davon liegende Stern mit mag 9.3. Mit dem C8 und 2x2 Binning (Atik 314+) genügten 90 s Belichtungszeit um eine spektroskopisch ideale Sättigung zu erzielen (ca. ½ max.).
Nun gilt es das Ereignis weiter zu verfolgen, sofern das Wetter mitspielt.

Beste Grüsse

Richard
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480px-RS_Ophiuchi.jpg
Nova RS Ophiuchi.png
Outburst RS OPH.jpg
Michael Keiser
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Michael Keiser »

Hallo Richi

Weist du wo der Fusionsprozess stattfindet?
Ist er in der Akkretionsscheibe welche sich um den weissen Zwerg gebildet hat, oder im Inneren des weissen Zwergs selber?

Gruss
Michael
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Richard
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Richard »

Hallo Michael

Nach meinem Infostand sammelt sich das vom Roten Riesen stammende Material als hochkomprimierter, instabiler "Belag" auf der Oberfläche des Weissen Zwergen. Beim Erreichen eines kritischen Punktes explodiert diese Schicht, jedoch ohne den Stern selbst zu zerstören.

Gruss

Richard
Michael Keiser
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Michael Keiser »

Hallo Richi

Das scheint mir plausibel für einen Helligkeitsausbruch zu sein. Im Internet findet man auch Erklärungen wo die Akkretionsscheibe selber komprimiert werden soll und es dort zu Atomaren Reaktionen kommen soll.
Besten Dank für deine Info.

Gruss
Michael
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Richard
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Richard »

Hallo Michael

Hier werden (wie meistens) diverse Szenarien diskutiert. Gängige aktuelle "Lehrmeinung" ist der hochkomprimierte Belag auf dem WD. Eine nukleare Runaway Reaktion in der Akkretionsscheibe scheint mir (auf den ersten Blick), infolge zu geringer Dichte als unwahrscheinlich. Diskutiert werden aber Instabilitäten in der Scheibe welche episodisch einen stärkeren Materiefluss auf den WD erzeugen, was eventuell als Trigger für die Explosionen wirken könnte.

Gruss Richi

Beiliegend als Zwischenergebnis noch eine rudimentäre Montage von DADOS Profilen in der ersten Fireball Phase. Die blauverschobenen P Cygni Absorptionen sind bereits verschwunden. Die Expansionsgeschwindigkeit muss jetzt über das FWHM der näherungsweise gaussförmig verlaufenden Ha Emission abgeschätzt werden (FWHM/Lambda 0 x c). Diese Emission ist jetzt auch schlanker geworden - entsprechend geringer ist auch die Geschwindigkeit v= ca. 2600 km/s. Hier scheint sich eine eher langlebige FE II Nova anzubahnen.
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Montage RS Oph 2021_08_10_12_13.jpg
Gaussfit H alpha 2021_08_13.JPG
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Richard
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Richard »

Karsten Alich (Schaffhausen) hatte mir am 12.8. ein hochaufgelöstes Spektrum von der Hα Emission gesandt, aufgenommen mit dem LHires III und dem 2400mm-1 Gitter. Es zeigt ein feines P Cyg Profil, etwas blau versetzt zum Peak der breiten Emission und hat sich dann, nach Literaturrecherchen, als Flash Ionisation des zirkumstellaren Materials entpuppt, angeregt durch die UV Stossfront, d.h. grossenteils Wasserstoff, der vom Roten Riesen zur Akkretionsscheibe um den WD strömt.

https://arxiv.org/abs/1508.06204

Dies hat mich veranlasst, am 14.8. das Objekt mit dem SQUES Echelle Spektrografen selbst genauer unter die Lupe zu nehmen. Bezeichnenderweise sind hier exklusiv die Peaks der Hα und Hβ Linien betroffen. Die übrigen Linien scheinen davon unberührt zu sein. Die blauverschobenen Radialgeschwindigkeiten dieser feinen P Cyg Profile liegen in der Grössenordnung von einigen zehn km/s.

Interessant sind auch die beiden Na I D1 und D2 Absorptionen, welche hier zwingend interstellar entstehen müssen. Diese erscheinen hier, eingebettet in die stark verbreiterte rote Flanke der He I (D3) Emission.

Die folgende Publikation gibt einen profunden Einblick in die Vorläuferexplosion von RS Oph im Jahre 2006 und gibt zudem sichere Anhaltspunkte für die Linienidentifikation. Sie zeigt zudem, dass die Vorläuferexplosionen jeweils als "Blaupause" – offenbar auch für den aktuellen Ausbruch dient – d.h. eine relativ langsam ablaufende Fe II Nova.

https://arxiv.org/abs/1711.07643

Das folgende Paper von "Nova Papst" Robert E. Williams zeigt die Systematik der Tololo Klassifikation und eine umfangreiche Liste mit den auftretenden Emissionslinien.

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1208/1208.0380.pdf

Grüsse
Richard
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Echelleogramm RS Oph.jpg
RS Oph Details by SQUES Echelle Spectrum.jpg
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Richard
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Richard »

Zwischenbericht V RS Oph Stand 20.8.2021, JD 2459447.4 Day 13:

Alle Indizien deuten jetzt klar auf eine Fe II Nova hin. Im Gegensatz zum He/N Outburst der Nova Herculis 2021 produziert sie in dieser Phase keine kastenförmigen Emissionen der H Linien, sondern es "spriessen" hier zahlreiche schlanke Fe II Emissionen wie Pilze aus dem Boden. Die He I Linien sind jetzt intensiver und zahlreicher geworden. Der frühere Doppelpeak der He Emission bei 5876 erscheint jetzt nur noch einfach. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit, basierend auf dem FWHM (ca. 33 Å) der fast gaussförmigen Hα Linie, ist jetzt auf ca. 1500 km/s geschrumpft. Bei der Nova Her ergab das FWZI der kastenförmigen Emissionen ca. 5000 km/s.

Die Lichtkurve der AAVSO bestätigt den 8. August als Tag 1 der Nova. Das Maximum wurde am 9. August mit ca. mag 4.4 erreicht. Aktuell (Day 15) erreicht die Helligkeit der deutlich abflachenden Kurve immer noch ca. mag. 8. Bei der Nova Her 2021 sackte die Helligkeit während einer Schlechtwetterphase fast im freien Fall "unter" mag. 13.
Wir stehen jetzt immer noch in der Anfangsphase der Nova. In der "Permittet" Phase sind noch keine "High exitation lines" wie He II oder Fe X etc. auszumachen. Bis zur "Nebular Phase" mit den verbotenen Linien wird es noch eine Weile dauern.

Wichtig: Diese Veränderungen, die wir fast täglich beobachten können, haben vor ca. 5000 Jahren stattgefunden. Da gab es für Stonehenge allenfalls erste Vorprojektstudien, aber noch keine Baubewilligung… 😊.
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2021_08_20 V RS Oph.jpg
FWHM Ha day 13.JPG
AAVSO Lightcurve 2459448.8 d14.JPG
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Richard »

Hallo zusammen

Hier wieder ein Update zum Verlauf der Nova RS Oph, Stand 31. August oder ca. Day 24 (nach Ausbruch). Die "Früh- oder Fireball-Phase" des Ausbruchs ist vorbei. Innerhalb der "Permittet" Periode (mit erlaubten Übergängen) zeigen sich nun die sog. "Auroral Lines" mit Anregungsenergien >20 eV wie He II, N II, N III etc. Diese verdrängen jetzt zunehmend die Fe II Linien mit <10 eV. Wie beim letzten Ausbruch 2006 zeigt sich bereits jetzt im Ansatz die hochionisierte, verbotene [Fe X] "Coronal Line" bei λ 6375, wie sie auch in Spektren der solaren Korona erscheint.

Weiter interessant ist jetzt der Auftritt des "N III Bowen Blend λλλ 4634/ 41/ 42", der Fluoreszenzeffekt von Elektronenübergängen im UV-Bereich. Ob da zusätzlich noch C III beteiligt ist, lässt sich bei dieser Auflösung nicht feststellen. Dieser Blend zeigt sich u.a. auch bei Planetarischen Nebeln, SN Überresten und Schwarzen Löchern. Er findet auch Erwähnung in den Recommendations der AAVSO Alert Notice 745 zur Nova Herculis 2021.

https://www.aavso.org/aavso-alert-notice-745

Das folgende Paper zeigt den komplexen Bowen Mechanismus (auch) anhand von Grotrian Diagrammen.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2018J ... H/abstract

Die Lichtkurve hat sich weiter abgeflacht und liegt bei ca. mag 8.5. die FWHM Ausbreitungsgeschwindigkeit der Hα Emission hat sich weiter auf ca. 1200 km/s reduziert.
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RS Oph Day 24.jpg
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Re: Recurrent Nova RS Oph

Beitrag von Richard »

Hallo zusammen

Hier ein weiteres Update zum Verlauf der Nova RS Oph, Stand 17. September oder ca. Day 41 (nach Ausbruch). Diesmal habe ich zusätzlich ein IR Spektrum aufgenommen und mit dem Join Befehl von Visual Spec mit dem Profil des visuellen Bereichs verbunden. Nova Spektren zeigen nur während den ersten Tagen nach dem Ausbruch ein nennenswertes Kontinuum, weshalb die zahlreichen atmosphärisch bedingten Absorptionen im IR Bereich nicht wesentlich stören.

Die spektralen Signaturen zeigen, dass die Nova in der "High Exitation Phase" und auf dem Weg zur "Nebular" Phase ist. Die "Auroral Lines mit Anregungsenergien >20eV", wie N II, werden intensiver. Ebenso die verbotene "Coronal line" [Fe X] bei λ6375. Diese bekommt jetzt noch wesentlich höher ionisierte Gesellschaft von [Fe XIV] λ5303 und [Fe XI] λ7892.

Im nahen IR Bereich erscheinen die O I und O IV Linien, sowie das Calcium Triplet. Auf breiter Basis steht die H I Emission der Paschenserie 9 bei λ9229. Diese Linien erscheinen standardmässig in der Literatur über Nova Ausbrüche wobei OI λ8446 meistens mit Abstand die grösste Intensität zeigt. Das Flux Verhältnis der O I Linien Fλ 8446/ Fλ 7773, spielt in diversen Untersuchungen eine tragende Rolle, so z.B. für die Ermittlung der Gasdichte (R. Williams).

Das FWHM der Hα Emission und die damit verbundene Expansionsgeschwindigkeit hat sich seit mehreren Tagen leicht auf 31 Å, resp. ca. 1400 km/s gesteigert. Die Lichtkurve hat sich weiter abgeflacht und liegt bei ca. mag 9.3 (AAVSO und eigene Schätzung im Vergleich mit benachbartem Feldstern).

Beste Grüsse, Richard
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2021_09_17 V RS Oph.jpg
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