Dalekohledy ESO řeší kosmickou záhadu zmizelé hmotné hvězdy

ESO 010/20 tisková zpráva

Pomocí dalekohledu ESO/VLT astronomové zjistili, že v drobné trpasličí galaxii se ztratila nestabilní hmotná hvězda. Vědci se domnívají, že by se mohlo jednat o známku výrazného slábnutí spojeného s částečným stíněním světla prachem v okolí hvězdy. Mají však také provokativní alternativní vysvětlení – hvězda se zhroutila do černé díry, aniž by došlo k explozi supernovy. Pokud by tento druhý scénář byl skutečností, jednalo by se o první případ v historii, kdy by se podařilo takový konec života hmotné hvězdy zaznamenat.

Mezi roky 2001 a 2011 sledovala řada astronomických týmů podivnou hmotnou hvězdu v Kinmanově trpasličí galaxii (Kinman Dwarf galaxy) a pozorování naznačovala, že se jedná o objekt v pozdním stádiu vývoje. Andrew Alan (Trinity College, Dublin, Irsko) s kolegy z Irska, Chile a USA se snažili přijít na to, jak hmotné hvězdy zakončují svůj život, a tento objekt se zdál být ideálním cílem jejich výzkumu. Když však v roce 2019 na vzdálenou trpasličí galaxii zaměřili dalekohled ESO/VLT (Very Large Telescope), nebyla po hvězdě ani památka. „Opravdu nás to překvapilo, když jsme zjistili, že ta hvězda zmizela,“ říká Andrew Alan, vedoucí výzkumu publikovaného ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.  

Při vzdálenosti 75 milionů světelných let je Kinmanova trpasličí galaxie (která se na obloze nachází v souhvězdí Vodnáře) příliš daleko na to, aby bylo možné v ní rozlišit jednotlivé hvězdy. Známky přítomnosti některých výrazných typů však odhalit lze. Mezi lety 2001 a 2011 světlo přicházející z galaxie trvale vykazovalo vlastnosti typické pro zářivou modrou proměnnou hvězdu (luminous blue variable) asi 2,5 milionkrát jasnější než Slunce. Hvězdy tohoto typu jsou nestabilní a procházejí občasnými dramatickými změnami jasnosti, které se projevují i ve spektru. I přes tyto nepravidelnosti po sobě zářivé modré proměnné  zanechávají specifické stopy, které jsou vědci schopni nalézt a identifikovat. V datech, která tým získal v roce 2019, však jakákoliv známka tohoto typu chybí, a je tedy záhadou, co se s hvězdou stalo. „U takto hmotné hvězdy by bylo mimořádně neobvyklé, kdyby zanikla, aniž by došlo k explozi supernovy,“ upozorňuje Andrew Allan.     

V srpnu 2019 vědci namířili na hvězdu nejprve spektrograf ESPRESSO, který využívá všech čtyř 8metrových  dalekohledů VLT najednou. Nepodařilo se jim však najít signály, které v minulosti přítomnost hvězdy prozrazovaly. O několik měsíců později se stejný tým pokusil hvězdu nalézt znovu, tentokrát pomocí spektrografu X-shooter a jednoho z teleskopů systému VLT, ale opět neúspěšně.  

„Možná jsme zaznamenali, jak jedna z nejhmotnějších hvězd blízkého vesmíru potichu odešla do temnoty,“ říká člen výzkumného týmu Jose Groh (Trinity College, Dublin). „Náš objev by nebylo možné uskutečnit bez použití výkonných 8m  dalekohledů ESO/VLT, unikátních přístrojů a možnosti jejich rychlého použití na základě nedávno podepsané smlouvy o přistoupení Irska k ESO.“ Irsko se stalo členskou zemí ESO v září roku 2018. 

Členové týmu následně obrátili svou pozornost na starší data získaná pomocí přístrojů X-shooter a UVES pracujících s dalekohledy systému VLT na Observatoři Paranal v chilské poušti Atacama. „Archiv vědeckých dat ESO nám umožnil najít a použít pozorování tohoto objektu pořízená mezi lety 2002 a 2009,“ vysvětluje Andrea Mehner, astronomka ESO v Chile, která na studii spolupracovala. „Srovnání spekter s vysokým rozlišením získaných spektrografem UVES v roce 2002 s naším pozorováním z roku 2019 pomocí nejnovějšího spektrografu ESPRESSO bylo mimořádně přínosné, a to jak z astronomického, tak přístrojového hlediska.“

Starší data naznačila, že hvězda v Kinmanově trpasličí galaxii mohla projít silným zjasněním, které pravděpodobně skončilo někdy po roce 2011. Zářivé modré proměnné hvězdy jako je tato, jsou známé tím, že během svého  života procházejí mohutnými zjasněními, která vedou k prudkému zvýšení ztráty hmoty a dramatickému zvýšení zářivosti. 

Na základě svých pozorování a modelů astronomové navrhli dvě možná vysvětlení pro náhlé zmizení této hvězdy bez výbuchu supernovy, ale se vztahem k předpokládanému zvýšení jasnosti. Zjasnění mohlo způsobit přeformování hvězdy do jiného méně zářivého typu, který navíc může být (rovněž v důsledku předchozího zjasnění) částečně ukryt v oblacích prachu. Druhou možností podle vědců je, že hvězda zkolabovala do podoby černé díry, aniž by došlo k explozi supernovy. To by však byl mimořádně vzácný jev, protože podle současného chápání závěrečných fází vývoje takto hmotných hvězd vedou procesy na konci jejich života v naprosté většině případů k explozi supernovy.

K definitivnímu odhalení osudu této podivné hvězdy je třeba další výzkum. Plánovaný dalekohled ESO/ELT (Extremely Large Telescope), který by měl začít pracovat v roce 2025, bude schopen rozlišit jednotlivé hvězdy i v Kinmanově trpasličí galaxii a pomůže tak vyřešit mnohé kosmické záhady, nejen tuto.

Zdroj

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “The possible disappearance of a massive star in the low metallicity galaxy PHL 293B”, který byl publikován ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: Andrew Allan (School of Physics, Trinity College Dublin, Ireland [TCD]), Jose J. Groh (TCD), Andrea Mehner (European Southern Observatory, Chile), Nathan Smith (Steward Observatory, University of Arizona, USA [Steward Observatory]), Ioanna Boian (TCD), Eoin Farrell (TCD), Jennifer E. Andrews (Steward Observatory).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnější pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 16 členských států: Belgie, Česko, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje VLT (Velmi velký dalekohled) a dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extrémně velký dalekohled) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek
• snímky dalekohledu VLT
• pro vědce: váš článek v tiskové zprávě ESO

Kontakty

Soňa Ehlerová; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: eson-czech@eso.org

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Andrew Allan; Trinity College Dublin; Dublin, Ireland; Tel.: +353 872921396; Email: allana@tcd.ie

Jose H. Groh; Trinity College Dublin; Dublin, Ireland; Email: jose.groh@tcd.ie

Andrea Mehner; European Southern Observatory; Santiago, Chile; Email: amehner@eso.org

Bárbara Ferreira; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6670; Mobil: +49 151 241 664 00; Email: pio@eso.org