X-Ray Observations of Classical and Recurrent Novae in Outburst

Abstract

I review X-ray observations of classical and recurrent novae in outburst, some of them recently done with Chandra and XMM-Newton for 12 objects. Significant X-ray flux is emitted by the nova shell, with a peak luminosity up to L_x = 10³⁵ erg s^–1 in the 0.2-10 keV range. In recurrent nova systems, or in novae hosting a red giant, the source of X-rays may be previous circumstellar matter shocked by the nova wind. However, for most classical novae, X-rays originate inside the nebula ejected in the outburst. The data indicate a very high fraction of shocked material, and a non-smooth, varying wind outflow. A nebular emission line spectrum is also observed at late phases. In about half of the observed novae, the central white dwarf appears as a very luminous supersoft X-ray source for 1 to 9 years after the outburst. It is the best type of object to study the characteristics of shell hydrogen burning on white dwarfs in single degenerate systems. Still incomplete statistics indicate that the duration of the supersoft X-ray phase is peaked around ≃2 years. The correlation of the X-ray light curve with the nova properties is not quite clear. Recently, “template grating spectra” with high S/N have been obtained for V4743 Sgr. The X-ray light curve of this nova reveals a rich and complex power spectrum, with signatures of non-radial g-mode oscillations of the white dwarf. The oscillations and the spectra allow to determine the properties of the shell hydrogen burning white dwarf.

Resumen

Presento una revisión de las observaciones de rayos X de novas clásicas y recurrentes en explosión, algunas de las cuales (12 objetos) fueron hechas recientemente con Chandra y XMM-Newton. La envolvente de la nova emite un flujo significativo de rayos X, con luminosidad pico de hasta L_x = 10³⁵ erg s^–1 en el rango de 0.2-10 keV. En sistemas de novas recurrentes, о en novas que contienen una gigante roja, la fuente de rayos X puede ser materia circunestelar previa, sacudida por el viento de la nova. Sin embargo, para la mayoría de novas clásicas los rayos-X se originan dentro de la nebulosa que es arrojada durante la explosión. Los datos indican una alta fraeción de material chocado y un flujo emergente de viento inhomogéneo y variable. También se observa un espectro de líneas de emisión nebulares en las fases tardías. En aproximadamente la mitad de las novas observadas la enana blanca central aparece como una fuente muy luminosa de rayos X supersuaves de 1 a 9 años después de la explosión. El mejor tipo de objeto para estudiar las características de la quema de hidrógeno de la envolvente son las enanas blancas en sistemas degenerados simples. Las estadísticas, hasta ahora incompletas, indican que la duración de la fase de rayos X supersuaves presenta el pico alrededor de ≃ 2 años. La correlación entre la curva de luz de rayos X y las propiedades de las novas no está del todo clara. Recientemente но obtuvieron “patrones de espectros de rejilla” con alta señal-a-ruido para V4743 Sgr. La curva de luz de rayos X de esta nova revela un espectro de potencia rico y complejo, con huellas de oscilaciones en modo g no radiales de la enana blanca. Las oscilaciones y los espectros nos permiten determinar las propiedades de la enana blanca, con quema de hidrógeno de la envolvente.