HST detekoval obří žhavé plynné koule vystřelované z hvězdy

Velké ohnivé koule! Hubbleův kosmický dalekohled HST detekoval mimořádně horké koule (bloby) plynu, každá o hmotnosti dvojnásobku planety Mars, které jsou vyvrhovány z blízkosti umírající hvězdy. Plazmové koule se řítí tak rychle kosmickým prostorem, že by vzdálenost ze Země na Měsíc překonaly za pouhých 30 minut. Tyto hvězdné „střely z kanónu“ nepřetržitě tryskaly každých 8,5 roku po dobu uplynulých 400 roků, odhadují astronomové.

Popis k obrázku: Scénář vzniku výtrysků plazmy z hvězdy V Hydrae – jak binární systém V Hydrae vymršťuje koule žhavé plazmy do okolního kosmického prostoru: 1) Dvojice hvězd obíhá navzájem kolem sebe. Jedna hvězda se blíží ke konci svého života a zvětšuje svůj objem, stává se z ní rudý obr. 2) Oběžná dráha menší hvězdy ji přivádí do expandující atmosféry rudého obra. Jak tato hvězda proniká skrz atmosféru, vysává materiál z rudého obra, který se ukládá do disku kolem hvězdy. 3) Hromadění materiálu dosahuje vrcholu a nakonec dochází k vymrštění v podobě blobu (chuchvalce) horké plazmy podél rotační osy hvězdy. 4) Tento proces vyvrhování se opakuje každých 8,5 roku, což je doba, kdy menší hvězda prolétává rozpínající se obálkou rudého obra.

Tyto ohnivé koule představují pro astronomy záhadu, protože vyvrhovaný materiál nemůže být vystřelován pouze mateřskou hvězdou V Hydrae. Hvězda je nafouklým rudým obrem, který se nachází ve vzdálenosti 1 200 světelných roků od Země. Pravděpodobně již odvrhla do okolního prostoru přinejmenším polovinu své hmotnosti v průběhu předsmrtné agónie. Rudí obři jsou umírající hvězdy v závěrečném stadiu svého života, které vyčerpaly zásoby nukleárního paliva, díky kterému hvězdy září. Zvětšují svůj rozměr a zbavují se vnějších vrstev atmosféry.

Současné nejlepší vysvětlení předpokládá, že koule plazmy byly vyvrženy neviditelným průvodcem mateřské hvězdy. V souladu s touto teorií se průvodce nachází na eliptické dráze, která jej přivádí do blízkosti nafouklé atmosféry červeného obra jednou za 8,5 roku. Jak průvodce proniká do rozpínající se hvězdné atmosféry, vysává její materiál. Tato hmota se pak usadí v disku kolem průvodce a slouží jako startovací základna pro plazmové koule, které následně putují rychlostí zhruba půl miliónu kilometrů za hodinu.

Tento hvězdný systém může být typickým příkladem vysvětlení oslnivé rozmanitosti zářivých struktur objevených pomocí HST, které můžeme vidět kolem umírajících hvězd a nazýváme je planetárními mlhovinami, vysvětlují výzkumníci. Planetární mlhovina je expandující obálka zářícího plynu, vyvrženého hvězdou ke konci svého života.

„Víme, že tyto objekty byly vyvrženy vysokou rychlostí, jak vyplývá z dřívějších dat, avšak toto je vůbec poprvé, kdy pozorujeme tento proces v akci,“ říká hlavní autor studie Raghvendra Sahai, NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornie. „Předpokládáme, že tyto plynné koule vytvářené v průběhu poslední fáze života hvězdy pomáhají vytvářet struktury pozorované v planetárních mlhovinách.“

Pozorování pomocí HST v uplynulých dvou desetiletích odhalila mimořádnou složitost a rozmanitost struktury planetárních mlhovin. Vysoká rozlišovací schopnost teleskopu odhalila změť materiálu v zářících oblacích plynu obklopujících umírající hvězdy. Astronomové spekulovali, že tyto shluky byly ve skutečnosti vymrštěny z disků materiálu v okolí hvězdných souputníků, kteří nebyli pozorovatelní na snímcích z Hubbleova dalekohledu. Většina hvězd v naší Galaxii je členy binárních soustav. Avšak podrobnosti, čím byly tyto výtrysky způsobeny, zůstávají záhadou.

„Chceme identifikovat proces, který způsobuje tyto úžasné proměny z rozpínajících se červených obrů k nádherným zářícím planetárním mlhovinám,“ říká Raghvendra Sahai. „Tyto dramatické proměny existují přibližně 200 až 1000 roků, což je z kosmického hlediska pouhé mrknutí oka.“

Pozorovatelský tým, jehož vedoucím byl Raghvendra Sahai, použil spektrograf STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) na palubě HST k provedení pozorování hvězdy V Hydrae a okolního regionu v průběhu 11 let: nejdříve v letech 2002 až 2004, a dále pak v letech 2011 až 2013. Spektroskopie rozluští světlo z objektu a odhalí v něm obsažené informace o jeho rychlosti, teplotě, poloze a pohybu.

Získaná data ukázala řetězec velkých mimořádně horkých koulí, jejichž teplota dosahovala téměř 10 000 °C, což je skoro dvojnásobek teploty na povrchu Slunce. Vědci vytvořili detailní mapu rozložení žhavých blobů, což jim dovolilo zjistit zpětně první ohromné chomáče zpět do roku 1986. „Pozorování ukázala, že se bloby pohybují v čase,“ říká Raghvendra Sahai. „Data ze spektrografu STIS ukázala žhavé koule, které byly právě vyvrženy, rovněž bloby, které se pohybovaly v malé vzdálenosti, jiné byly naopak velmi vzdálené.“ Spektrograf detekoval tyto obří struktury až ve vzdálenosti 60 miliard kilometrů od hvězdy V Hydrae, což více než osmkrát převyšuje vzdálenost Kuiperova pásu od Slunce – zásobárny ledových těles na okraji Sluneční soustavy.

Pozorované žhavé koule se zvětšující se vzdáleností od hvězdy chladnou a následně přestávají být pozorovatelné ve viditelném světle. Avšak pozorování uskutečněná v roce 2004 v oboru delšího sub-milimetrového záření prostřednictvím Submillimeter Array na Havaji, odhalila neostré uzlovité struktury, které mohou představovat bloby vyvržené před 400 roky.

Na základě pozorování Raghvendra Sahai se svými spolupracovníky Markem Morrisem (University of California, Los Angeles) a Samanthou Scibelli (State University of New York, Stony Brook) vyvinuli model hvězdných průvodců s akrečním diskem k vysvětlení „katapultovacího“ procesu.

„Tento model poskytuje nejvěrohodnější vysvětlení,“ říká Raghvendra Sahai. „Červení obři nemají akreční disky, avšak mnoho z nich pravděpodobně vlastní hvězdného průvodce, který podle všeho má nižší hmotnost, a proto se vyvíjí mnohem pomaleji. Navržený model může pomoci vysvětlit existenci bipolárních planetárních mlhovin, přítomnost spletitých výtryskům podobných struktur v mnoha obdobných objektech, a dokonce i multipolárních planetárních mlhovin. Myslíme si, že tento model má velmi široké uplatnění.“

Výsledky studie byly publikovány v časopise The Astrophysical Journal.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2016/34/

autor: František Martinek