Družice Kepler poskytla svědectví o výskytu soustavy s upíří hvězdou

Kosmická observatoř NASA s názvem Kepler byla zkonstruována za účelem objevování exoplanet na základě tranzitní metody, kdy dojde k zeslabení jasu hvězdy v důsledku přechodu planety přes její kotouček. Náhodou ji dělá stejná konstrukce ideální pro pozorování jiných přechodných jevů – objektů, které mění svoji jasnost v průběhu času. Nový výzkum archivních dat z družice Kepler vedl k odhalení vzácného super-vzplanutí dříve neznámé trpasličí novy. Soustava zjasnila 1 600× za dobu kratší než jeden den a následně pomalu slábla.

Zmíněný hvězdný systém se skládá z bílého trpaslíka a jeho průvodce hnědého trpaslíka, jehož hmotnost dosahuje pouhé jedné desetiny hmotnosti bílého trpaslíka. Bílý trpaslík je pozůstalé jádro stárnoucí hvězdy podobné Slunci a zhruba obsahuje materiál hmotnosti Slunce natěsnaný do koule velikosti Země. Hnědý trpaslík je tělesem s hmotností mezi 10 a 80 hmotnostmi planety Jupiter, což je příliš málo na to, aby se v jeho nitru zažehly termonukleární reakce.

Hnědý trpaslík oběhne kolem bílého trpaslíka jednou za 83 minuty ve vzdálenosti 400 000 km – což zhruba odpovídá vzdálenosti Měsíce od Země. Jsou tak blízko sebe, že silná gravitace bílého trpaslíka strhává materiál z hnědého trpaslíka, neustále jej vysává podobně jako upír. Svlečený materiál vytváří plynný disk, jak po spirále klesá na bílého trpaslíka (vytváří zde tzv. akreční disk).

Byla to naprosto náhoda, že se Kepler díval tím správným směrem, když tento systém prodělal super-vzplanutí, kdy došlo ke zjasnění více než 1000×. Ve skutečnosti byl Kepler jediným přístrojem, který mohl být svědkem tohoto úkazu, protože hvězdný systém byl v tom okamžiku příliš blízko Slunce při pohledu ze Země. Rychlá kadence pořizování snímků na družici Kepler, která pořizovala data co 30 minut, byla rozhodující pro zaznamenání veškerých detailů erupce.

Jev zůstal ukrytý v archivu družice Kepler, dokud nebyl neidentifikován týmem astronomů, jehož vedoucím byl Ryan Ridden-Harper ze Space Telescope Science Institute (STScI), Baltimore, Maryland a z Australian National University, Canberra, Austrálie. „V jistém smyslu jsme tento systém objevili zcela náhodou. Nehledali jsme výslovně právě takové super-vzplanutí. Pátrali jsme po jakémkoliv druhu tranzitu,“ říká Ryan Ridden-Harper.

Družice Kepler zachytila celou událost, pozorovala pomalé zvyšování jasnosti následované prudkým zjasněním. Zatímco neočekávané zjasnění bylo předpovídané teoriemi, úkaz s pomalým začátkem zůstává záhadou. Fyzika standardní teorie akrečního disku nepředpovídá takový úkaz, který byl následně pozorován u dvou dalších trpasličích nov v podobě super-vzplanutí.

„Tyto systémy trpasličích nov byly studovány po desetiletí, aby bylo objeveno něco důležitého a nového, ale je to docela obtížné,“ říká Ryan Ridden-Harper. „Akreční disky pozorujeme všude – od nově zrozených hvězd až po supermasivní černé díry – proto je důležité jim porozumět.“

Z teorií vyplývá, že super-vzplanutí je aktivováno, když akreční disk dosáhne bodu zvratu. Tak jak akumuluje hmotu, zvětšuje se jeho velikost, dokud se jeho vnější okraj nedostane do gravitační rezonance s obíhajícím hnědým trpaslíkem. To může spustit teplotní nestabilitu způsobující, že disk se přehřeje. Skutečně pozorování ukázala, že teplota disku narůstá z hodnot mezi 2 700 až 5 300 °C v běžném stavu na 9 700 až 11 700 °C v maximu super-vzplanutí.

Tento typ trpasličí novy je relativně vzácný, je známo kolem 100 případů. U jednotlivých případů se vzplanutí mohou opakovat jednou za několik roků až desítek let, takže je obtížné zachytit je přímo „při činu“.

„Detekce takovýchto objektů zvyšuje naději na objevení ještě více vzácnějších jevů ukrytých v datech z družice Kepler,“ říká spoluautor studie Armin Rest z STScI.

Vědecký tým plánuje pokračování při „dolování“ dat z archivu mise Kepler, stejně tak jako i z dalšího lovce exoplanet – mise TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) a bude pátrat po dalších přechodných jevech.

„Kontinuální pozorování mise Kepler/K2 a nyní TESS těchto dynamických hvězdných systémů nám dovolí studovat nejčasnější okamžiky takového vzplanutí, tj. časové období, které je téměř nemožné zachytit při pozemním pozorování,“ říká Peter Garnavich z University of Notre Dame, Indiana.

Práce byla publikována 21. 10. 2019 v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Zdroj: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/nasas-kepler-witnesses-vampire-star-system-undergoing-super-outburst a http://www.sci-news.com/astronomy/dwarf-nova-super-outburst-08064.html

autor: František Martinek