Tajné objatia hviezd odhalené ďalekohľadom ALMA

  • Marcel Škreka | 7 Február 2022
    Stelárna astronómia
Ďalekohľad ALMA zhotovil obrázok hviezdneho systému W43A s vodnými fontánami. W43A leží vo vzdialenosti asi 7000 svetelných rokov v súhvezdí Orol. Dvojhviezda v jej strede je príliš malá na to, aby sa na tomto obrázku dala rozlíšiť. Avšak merania ALMA ukazujú, že interakcia hviezd zmenila ich blízke okolie. Vidíme dva výtrysky vymrštené z centrálnych hviezd. Modrou farbou je znázornený približujúci sa prúd a červenou farbou vzďaľujúci. Prašné oblaky unášané prúdmi sú znázornené ružovou farbou.
Na rozdiel od nášho Slnka žije väčšina hviezd so spoločníkom. Niekedy sa hviezdy k sebe priblížia natoľko, že jedna obklopí svojou atmosférou druhú, a to má ďalekosiahle následky. Astronómovia boli prekvapení, že touto fázou prešla nedávno každá z 15 študovaných nezvyčajných hviezd. Tento objav nám môže odkryť nový pohľad na najdramatickejšie javy na oblohe - život, smrť a znovuzrodenie hviezd.

Všetky pozorované hviezdy sú z našej Galaxie, pričom najbližšia z nich je od Zeme vzdialená 5000 ly (svetelných rokov). Z meraní sa ukázalo, že všetko sú to dvojhviezdy, ktoré nedávno zažili vzácnu vývojovú fázu. Táto fáza je len málo známa, no pravdepodobne vedie k mnohým iným astronomickým javom. Výsledky štúdie sú zverejnené v najnovšom čísle vedeckého časopisu Nature Astronomy.

Vedci dúfali, že stopu k ich príbehom nájdu nasmerovaním ďalekohľadu ALMA na každú z hviezd a následným meraním svetla vyžarovaného rôznymi molekulami z ich blízkosti. Tieto hviezdy prezývané „vodné fontány“ boli astronómom známe vďaka intenzívnemu žiareniu molekúl vody produkovaného nezvyčajne hustým a rýchlo sa pohybujúcim plynom.

ALMA sa nachádza v nadmorskej výške 5000 m v Čile. Pozostáva zo 66 antén s priemerom 7 až 12 m a je citlivá na svetlo s vlnovými dĺžkami okolo jedného milimetra (mikrovlny) je ideálna na pozeranie cez vrstvy prašných medzihviezdnych oblakov Mliečnej dráhy smerom k hviezdam zahaleným prachom.

„Na tieto hviezdy sme boli mimoriadne zvedaví, pretože sa zdá, že do vesmíru vyfukujú množstvo prachu a plynu, niektoré vo forme výtryskov s rýchlosťou až 500 km/s. Mysleli sme si, že by sme mohli nájsť kľúč k tomu, ako boli výtrysky vytvárané, ale namiesto toho sme našli oveľa viac,“ hovorí Theo Khouri, prvý autor novej štúdie.

Vedci sa zamerali na sledovanie molekúl oxidu uhoľnatého (CO) vo svetle hviezd a porovnávali signály z rôznych atómov (izotopov) uhlíka a kyslíka. Na rozdiel od svojej sesterskej molekuly, oxidu uhličitého (CO2), je oxid uhoľnatý vo vesmíre ľahšie nájditeľný, a je preto obľúbeným nástrojom astronómov.

"Vďaka vynikajúcej citlivosti ALMA sme boli schopní detegovať veľmi slabé signály z niekoľkých rôznych molekúl v plyne vyvrhovanom týmito hviezdami. Keď sme sa pozorne pozreli na údaje, videli sme detaily, aké sme nečakali,“ hovorí Theo Khouri.

Pozorovania potvrdili, že všetky hviezdy postupne odfúkavali svoje vonkajšie vrstvy. Pomery rôznych izotopov kyslíka v molekulách však naznačovali, že hviezdy nie sú z iného pohľadu také extrémne, ako sa zdalo, vysvetľuje člen tímu Wouter Vlemmings, astronóm v Chalmers.

„Uvedomili sme si, že tieto hviezdy začali svoj život s hmotnosťou jedného až niekoľkých Sĺnk. Teraz naše merania ukázali, že za posledných niekoľko stoviek rokov vyvrhli až 50 % svojej celkovej hmotnosti. Muselo sa tu odohrať čosi výnimočné,“ hovorí.

Prečo také malé hviezdy stratili tak rýchlo toľko hmoty? Všetky dôkazy poukazovali na jedno vysvetlenie. Všetko to boli dvojhviezdy a všetky práve prešli fázou, v ktorej dvojice hviezd zdieľali spoločnú atmosféru, pričom jedna hviezda bola úplne objatá druhou.

„V tejto fáze obe hviezdy obiehajú spolu v akomsi zámotku. Táto fáza, nazývame ju fáza „spoločnej obálky“, je skutočne krátka a trvá len niekoľko stoviek rokov. Z astronomického hľadiska je to okamih,“ hovorí člen tímu Daniel Tafoya.

Hviezdy v binárnych systémoch navzájom obiehajú okolo spoločného ťažiska. Tieto hviezdy však zdieľajú rovnakú atmosféru. Pre hviezdu to môže byť zlomový okamih v jej živote a môže dokonca viesť k úplnému splynutiu hviezd.

Vedci sa domnievajú, že tento druh intímnej epizódy môže viesť k niektorým z najúžasnejších javov na oblohe. Pochopenie toho, ako sa to deje, by mohlo pomôcť odpovedať na niektoré z najdôležitejších otázok astronómov o tom, ako hviezdy žijú a umierajú, vysvetľuje Theo Khouri.

„Čo spôsobí výbuch supernovy? Ako sa čierne diery dostanú tak blízko, aby sa zrazili? Čo vytvára krásne a symetrické objekty, ktoré nazývame planetárne hmloviny? Astronómovia už mnoho rokov tušia, že súčasťou odpovedí na podobné otázky sú spoločné atmosféry hviezd. Teraz máme nový spôsob, ako študovať túto významnú, ale záhadnú fázu,“ hovorí.

Pochopenie typickej fázy v spoločnej obálke tiež pomôže vedcom študovať, čo sa stane vo veľmi vzdialenej budúcnosti, keď sa aj Slnko stane rozsiahlejšou, chladnejšou hviezdou – červeným obrom – a pohltí najvnútornejšie planéty.

"Náš výskum nám pomôže pochopiť, ako sa to môže odohrať, ale dáva mi to nádejnejšiu perspektívu. Keď sa tieto hviezdy objímu, posielajú do vesmíru prach a plyn, ktoré sa môžu stať ingredienciami pre budúce generácie hviezd a planét a s nimi aj potenciál pre nový život", hovorí Daniel Tafoya.

Keďže sa zdá, že 15 skúmaných hviezd sa výrazne vyvíja v čase porovnateľnom s dĺžkou ľudského života, tím plánuje pokračovať v ich monitorovaní pomocou ALMA a iných rádioteleskopov. S budúcimi ďalekohľadmi observatória SKA dúfajú, že budú študovať, ako hviezdy vytvárajú svoje výtrysky a menia svoje okolie. Dúfajú ale, že ich nájdu viac - ak ešte nejaké sú.

„Myslíme si, že dnes známe „vodné fontány“ by mohli byť takmer všetky systémy svojho druhu v celej našej Galaxii. Ak je to pravda, potom sú tieto hviezdy kľúčom k pochopeniu toho najzvláštnejšieho, najúžasnejšieho a najdôležitejšieho procesu, ktorý môžu dve hviezdy zažiť vo svojom spoločnom živote,“ uzatvára Theo Khouri.