HST našel překvapení u hvězdy, která vybuchla před 40 lety

Umělecké ztvárnění ukazuje systém novy HM Sagittae (HM Sge), kde bílý trpaslík přitahuje materiál ze svého souputníka – rudého obra. Kolem bílého trpaslíka se tak vytváří žhnoucí horký disk, který může nepředvídatelně podstoupit spontánní termonukleární explozi, protože příliv vodíku z rudého obra se zahušťuje a dochází k explozi. Tyto ohňostroje mezi doprovodnými hvězdami jsou pro astronomy fascinující tím, že poskytují pohled na fyziku a dynamiku hvězdného vývoje v binárních systémech.

Kdybychom se mohli podívat na velkolepou spirální strukturu naší Galaxie shora a komprimovat miliony let do sekund, viděli bychom krátké záblesky světla, jako záblesky fotoaparátů na stadionu. Jedná se o novy, kde bílý trpaslík přijímá plyn z nafouknutého společníka – rudého obra, který kolem něj obíhá. Jedna z nejpodivnějších událostí se stala v roce 1975, kdy se nova zvaná HM Sagittae rozjasnila 250krát. Ve skutečnosti nikdy nepřestala být pozorovatelná, jak to běžně dělají novy, ale svou jasnost si udržela po celá desetiletí. Nejnovější pozorování pomocí HST ukazují, že systém paradoxně trochu vybledl.

Snímek symbiotické hvězdy HM Sge je z Hubbleova vesmírného dalekohledu HST. Nachází se 3 400 světelných let daleko v souhvězdí Sagitta (Šíp) a skládá se z rudého obra a společníka bílého trpaslíka. Hvězdy jsou příliš blízko u sebe, než aby je HST rozlišil. Materiál uniká z rudého obra a padá na trpaslíka, takže je extrémně jasný. Tento systém poprvé vzplál jako nova v roce 1975. Červená mlhovina je důkazem hvězdného větru. Mlhovina má průměr asi čtvrtinu světelného roku.

Astronomové znovu pozorovali jeden z nejpodivnějších binárních hvězdných systémů v naší Galaxii – 40 let poté, co vtrhla na scénu jako jasná a dlouhověká nova – pomocí nových dat z Hubbleova vesmírného teleskopu a vysloužilé létající observatoře SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), a také z archivních dat z jiných misí. Nova je hvězda, která náhle výrazně zvýší svou jasnost a poté zmizí do své dřívější temnoty, obvykle za několik měsíců nebo let.

Neobvyklé chování HM Sge

Mezi dubnem a zářím 1975 se binární systém HM Sagittae rozjasnil 250krát. Ještě neobvyklejší je, že rychle nezeslábnul, jak to běžně novy dělají, ale svou svítivost si udržel po celá desetiletí. V poslední době pozorování ukazují, že systém se zahřál, ale paradoxně trochu vybledl.

HM Sge je zvláštní druh symbiotické hvězdy, kde se bílý trpaslík a nafouklý, prach produkující obří doprovodná hvězda nacházejí na excentrické oběžné dráze kolem sebe a bílý trpaslík pohlcuje plyn proudící z obří hvězdy. Tento plyn vytváří kolem bílého trpaslíka žhnoucí horký disk, který může nepředvídatelně podstoupit spontánní termonukleární explozi, jak se vodík z obra zahušťuje na jeho povrchu. Tyto ohňostroje mezi doprovodnými hvězdami fascinují astronomy tím, že poskytují pohled na fyziku a dynamiku hvězdného vývoje v binárních systémech.

Změny pozorované v roce 2021

„V roce 1975 se HM Sge změnila z nepopsatelné hvězdy na něco, na co se dívali všichni astronomové v oboru, a v určitém okamžiku se příval její aktivity zpomalil,“ řekl Ravi Sankrit ze Space Telescope Science Institute (STScI) v Baltimoru. V roce 2021 Steven Goldman z STScI, Ravi Sankrit a spolupracovníci použili přístroje na HST a observatoři SOFIA, aby zjistili, co se změnilo s HM Sge za posledních 30 let na vlnových délkách světla od infračerveného po ultrafialové.

Ultrafialová data z HST z roku 2021 ukázala silnou emisní čáru vysoce ionizovaného hořčíku, která nebyla přítomna v dříve publikovaných spektrech z roku 1990. Její přítomnost ukazuje, že odhadovaná teplota bílého trpaslíka a akrečního disku se zvýšila z méně než 220 000 stupňů Celsia v roce 1989 na nyní vyšší než 250 000 stupňů Celsia. Vysoce ionizovaná hořčíková emisní čára je jednou z mnoha pozorovaných v UV spektru, které vědci společně analyzují. Odhalí tak energetiku systému a to, jak se za poslední tři desetiletí změnil.

„Když jsem poprvé viděl nová data, řekl jsem si – wow, tohle umí Hubbleova UV spektroskopie! Chci říct, že je to velkolepé, opravdu velkolepé,“ řekl Sankrit.

Údaje z observatoře SOFIA

S daty z létající observatoře SOFIA byl tým schopen detekovat vodu, plyn a prach proudící v systému a kolem něj. Infračervená spektrální data ukazují, že obří hvězda, která produkuje velké množství prachu, se vrátila ke svému normálnímu chování během pouhých několika let po výbuchu, ale také že v posledních letech potemněla, což je další hádanka, kterou je třeba vysvětlit.

S pomocí observatoře SOFIA byli astronomové schopni vidět vodu pohybující se rychlostí přibližně 30 kilometrů za sekundu, což je podle nich rychlost prskajícího akrečního disku kolem bílého trpaslíka. Plynný most spojující obří hvězdu s bílým trpaslíkem musí v současnosti pokrývat asi 3 miliardy kilometrů. Tým také spolupracuje s AAVSO (American Association of Variable Star Observers) na spolupráci s amatérskými astronomy z celého světa, kteří pomáhají udržovat teleskopické oči směřující na HM Sge; jejich pokračující sledování odhaluje změny, které nebyly vidět od jeho výbuchu před 40 lety.

Vzácnost a význam HM Sge

„Symbiotické hvězdy jako HM Sge jsou v naší Galaxii vzácné a svědectví exploze podobné nově jsou ještě vzácnější. Tato jedinečná událost je pokladem pro astrofyziky trvající desetiletí,“ řekl Goldman.

První výsledky výzkumu týmu byly zveřejněny v časopise Astrophysical Journal a Sankrit prezentoval výzkum zaměřený na UV spektroskopii na 244. zasedání Americké astronomické společnosti v Madisonu ve Wisconsinu.

Zdroj: https://scitechdaily.com/stellar-fireworks-hubble-revisits-a-strange-stars-40-year-nova-mystery/ a https://hubblesite.org/contents/news-releases/2024/news-2024-018

autor: František Martinek