Hvězda zběsile prchá z naší Galaxie

Asi před 100 milióny roků se jeden trojhvězdný systém pohyboval v chaotické centrální části naší Galaxie, což mimořádně změnilo jeho životní osud. Toto trio se dostalo příliš blízko k obří galaktické černé díře, která jednu z hvězd zachytila a další dvě doslova vymrštila mimo Mléčnou dráhu. Tuto dramatickou událost doplnila další hvězdná „manipulace“, když se tyto dvě prchající hvězdy spojily a vytvořily mimořádně horkou modrou hvězdu.

Tento příběh může vypadat jako science fiction, avšak astronomové využívající Hubblův kosmický dalekohled HST tvrdí, že to je nejpravděpodobnější scénář pro tzv. hyperrychlou hvězdu, známou jako HE 0437-5439 – jednu z nejrychlejších, jaká byla doposud pozorována. Pohybuje se napříč oblohou rychlostí 2,5 miliónu km za hodinu, tj. 3krát rychleji než Slunce obíhá kolem středu Galaxie. Pozorování z HST potvrdila, že hvězdný „utečenec“ pochází z jádra Galaxie, kde byl jeho původní domov.

Většina z 16 doposud známých hvězd s mimořádně vysokou rychlostí, objevených od roku 2005, jsou velmi pravděpodobně exulanti z jádra naší Galaxie. Avšak tato pozorování z HST jsou první přímé výzkumy sjednocující rychle se pohybující hvězdy s jejich původem v galaktickém centru.

„Při použití HST můžeme poprvé vystopovat zpět místo, odkud hvězda pochází, a to na základě měření jejího pohybu po obloze, který vychází přímo z centra Mléčné dráhy,“ říká astronom Warren Brown (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts) a člen týmu, který pomocí HST pozoroval prchající hvězdu. „Tyto hvězdy-vyhnanci jsou velmi vzácné v populaci naší Galaxie, čítající asi 100 miliard hvězd. Zhruba každých 100 miliónů roků se v Galaxii objeví jedna hyperrychlá hvězda.“

Přesuny těchto „utržených“ hvězd mohou odhalit, jak je rozložena temná hmota obklopující naši Galaxii. „Výzkum těchto hvězd může poskytnout více stop ke zjištění povahy části neviditelné hmoty ve vesmíru a může pomoci astronomům lépe porozumět vzniku galaxií,“ říká vedoucí týmu Oleg Gnedin (University of Michigan, Ann Arbor). „Projev gravitace temné hmoty lze určit na základě tvaru trajektorie hyperrychlé hvězdy na cestě z naší Galaxie.“

Hvězdný vyvrženec již křižuje vzdálené okolí Galaxie, vysoko nad galaktickým diskem, zhruba 200 000 světelných let od jejího jádra. Pro srovnání: průměr disku naší Galaxie je přibližně 100 000 světelných let. Na základě zjištění směru pohybu unikající hvězdy a určením jádra Galaxie jako výchozího bodu úniku vypočítal vědecký tým, jehož členy jsou Warren Brown a Oleg Gnedin, jakou rychlostí musela být hvězda vyvržena, aby dosáhla své současné polohy.

„Hvězda se pohybuje absurdní rychlostí – dvakrát větší, než je nutná k úniku z gravitačního pole naší Galaxie,“ vysvětluje Brown, lovec hvězd s nadměrnou rychlostí, který první hvězdu prchající z naší Galaxie objevil v roce 2005.

Zde je další zádrhel tohoto příběhu. Na základě zjištěné rychlosti a polohy hvězdy HE 0437-5439 musí být její stáří minimálně 100 miliónů roků, aby se mohla z centra Galaxie dostat do tohoto místa. Nicméně její hmotnost – 9krát větší než hmotnost Slunce – a modrá barva znamená, že by měla spotřebovat svoje palivo zhruba za 20 miliónů roků po svém vzniku, tedy mnohem dříve, než je doba potřebná k jejímu přesunu do současného místa.

Nejpravděpodobnější vysvětlení pro modrou barvu hvězdy a vysokou rychlost je, že byla součástí trojnásobné hvězdné soustavy, která byla rozbita v důsledku gravitačního hvězdného kulečníku – působením monstrózní černé díry. Tato představa udělení únikové rychlosti hvězdě byla poprvé navržena v roce 1998. Teorie předpokládá, že superhmotná černá díra v centru naší Galaxie může mimo Galaxii vyvrhnout jednu hvězdu v intervalu přibližně 100 000 let.

Warren Brown se domnívá, že trojnásobný hvězdný systém obsahoval dvojici těsně obíhajících hvězd a třetí vzdálenější složku, rovněž gravitačně vázanou k této soustavě. Černá díra odtrhla vnější složku a navedla ji pryč z dosahu přitažlivosti dvojhvězdy. Hybnost k smrti odsouzené hvězdy byla předána hvězdné dvojici, která tak byla nasměrována k úniku z naší Galaxie. Jakmile se dvojice dostala na únikovou dráhu, pokračovala v normálním hvězdném vývoji. Hmotnější hvězda se vyvíjela mnohem rychleji a přešla do stadia rudého obra. Rozpínající se atmosféra zahalila rovněž jejího průvodce. Díky tomu druhá složka dvojhvězdy kroužila po spirále smrti, až nakonec došlo ke splynutí obou hvězd – vznikla jedna superhvězda, tzv. modrý opozdilec.

„Zatímco tento příběh modrých opozdilců se může zdát zvláštní, můžeme je spatřit v Mléčné dráze, kde se rovněž nachází velké množství hvězd ve vícečetných soustavách,“ dodává Brown.

Zdroj: http://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/science/expelled-star.html

autor: František Martinek