Astronomové vyvrátili desetiletí starou teorii o tom, jak hvězdy šíří ingredience života

Nová pozorování blízkého rudého obra naznačují, že dlouhodobé vysvětlení toho, jak obří hvězdy šíří základní prvky života po Galaxii, může být neúplné. Světlo hvězd působící na zrnka hvězdného prachu nemusí být dostatečně silné, aby spustilo intenzivní větry, které proudí z obřích hvězd a přenášejí prvky tvořící život napříč Mléčnou dráhou.

To je závěr nové studie vědců z Chalmers University of Technology ve Švédsku, založené na pozorováních rudého obra R Doradus. Zjištění zpochybňují desítky let staré vysvětlení toho, jak se prvky potřebné pro život široce rozprostírají ve vesmíru.

„Mysleli jsme si, že máme dobrou představu o tom, jak proces funguje. Ukázalo se, že jsme se mýlili. Pro nás jako vědce je to nejzajímavější výsledek,“ říká Theo Khouri, astronom z Chalmers a spoluvedoucí studie.

Pochopení toho, jak tyto větry vznikají, je důležité, protože rudí obři pomáhají zásobovat Galaxii klíčovými chemickými prvky. Vědci již mnoho let předpokládají, že větry začínají, když světlo hvězdy vytlačuje ven čerstvě vytvořená prachová zrna.

Tato myšlenka se používá k vysvětlení, jak rudí obři uvolňují uhlík, kyslík, dusík a další složky vázané na budoucí planety a život. Nová měření u R Doradus naznačují, že tento mechanismus sám o sobě nemusí stačit.

Jak se hvězda blíží ke konci svého života, odhazuje své vnější vrstvy a vytváří kolem sebe mračna plynu a prachu (zde zobrazená růžovou a žlutou barvou). Vědci se již dlouho domnívají, že hvězdné světlo ozařující tato mračna by mohlo pohánět hvězdný vítr. Ukazuje se však, že prachová zrna jsou příliš malá na to, aby vysvětlila hvězdný vítr. Snímek byl pořízen v polarizovaném viditelném světle pomocí přístroje VLT/SPHERE. Uprostřed vidíme žlutě a oranžově zobrazený snímek povrchu hvězdy pořízený radioteleskopem ALMA.

Rudí obři představují pozdní fázi života hvězd podobných Slunci, která se vyznačuje nižšími povrchovými teplotami a výrazně zvětšenými rozměry. Během této fáze uvolňují obrovské množství plynu a prachu prostřednictvím stálých hvězdných větrů a zásobují prostor mezi hvězdami základními materiály potřebnými k vytvoření nových planet a nakonec i života. I přes svou ústřední roli v kosmické recyklaci vědci dosud nedosáhli jasného pochopení toho, co tyto proudy ve skutečnosti pohání.

Bližší pohled na R Doradus
Astronomové studující blízkého rudého obra R Doradus zjistili, že prachová zrna obklopující hvězdu jsou extrémně malá. Jejich analýza ukazuje, že tyto částice nemohou být světlem hvězdy vypuzeny s dostatečnou  silou, aby unikly do mezihvězdného prostoru.

Studie vedená výzkumníky z Chalmers University of Technology byla publikována ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

„S využitím nejlepších dalekohledů na světě nyní můžeme provádět detailní pozorování nejbližších obřích hvězd. R Doradus je naším oblíbeným cílem – je jasný, blízký a typický pro nejběžnější typ rudého obra,“ říká Theo Khouri.

Tým pozoroval hvězdu R Doradus pomocí přístroje SPHERE na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) a měřil světlo odražené prachovými zrny v oblasti zhruba o velikosti Sluneční soustavy. Analýzou polarizovaného světla na různých vlnových délkách vědci určili velikost a složení zrn a zjistili, že odpovídají běžným formám hvězdného prachu, jako jsou silikáty a oxid hlinitý.

Pozorování byla následně kombinována s pokročilými počítačovými simulacemi, které modelují, jak hvězdné světlo interaguje s prachem.

„Poprvé jsme byli schopni provést přísné testy, zda tato prachová zrna cítí dostatečně silný tlak od světla hvězdy,“ říká Thiébaut Schirmer.

Když hvězdné světlo selže
Tým s překvapením zjistil, že tlak hvězdného světla nestačí. Zrna obklopující R Doradus mají obvykle průměr jen asi desetitisícinu milimetru – jsou příliš malá na to, aby samotné hvězdné světlo vyhnalo zrníčka do vesmíru vlivem hvězdného větru.

„Prach je rozhodně přítomen a hvězda ho osvětluje,“ říká Thiébaut Schirmer. „Ale jednoduše neposkytuje dostatečnou sílu k vysvětlení toho, co vidíme.“

Zjištění poukazují na to, že hlavní roli hrají jiné, složitější procesy. Tým již dříve použil soustavu radioteleskopů ALMA k pořízení snímků obrovských bublin stoupajících a klesajících na povrchu obra R Doradus.

„I když to nejjednodušší vysvětlení nefunguje, existují vzrušující alternativy k prozkoumání,“ říká Wouter Vlemmings, profesor na Chalmers a spoluautor studie. „Obří konvektivní bubliny, hvězdné pulzace nebo dramatické epizody tvorby prachu by mohly pomoci vysvětlit, jak tyto větry vznikají.“

Více o hvězdě
R Doradus je rudý obr, který se nachází pouhých 180 světelných let od Země v souhvězdí Dorado (Mečoun) na jižní polokouli. Zrodil se s hmotností podobnou Slunci a nyní se blíží ke konci svého života. Je to příklad hvězdy typu AGB (AGB = asymptotická větev obrů).

Takové hvězdy ztrácejí své vnější vrstvy do mezihvězdného prostoru v podobě hustých hvězdných větrů složených z plynu a prachu. R Doradus ztrácí každých deset let ekvivalent jedné třetiny zemské hmotnosti. Jiné podobné hvězdy mohou ztrácet hmotnost stokrát nebo tisíckrát rychleji. V daleké budoucnosti, za několik miliard let, se očekává, že Slunce se stane hvězdou podobnou R Doradus.

Zdroj: https://scitechdaily.com/astronomers-overturn-decades-old-theory-about-how-stars-spread-lifes-ingredients/

autor: František Martinek