Když hvězdy podstoupí omlazovací kůru

Prostřednictvím Hubblova kosmického dalekohledu HST astronomové odhalili v kulové hvězdokupě M 30 dva odlišné typy „omlazených“ hvězd. Nové výzkumy ukázaly, že jak vzájemné kolize hvězd, tak i proces občas označovaný jako „vampýrismus“, jsou zodpovědné za tuto kosmickou „plastickou operaci“. Vědci rovněž objevili důkazy, že oba druhy tzv. modrých opozdilců vznikly během kritické dynamické události (známé jako „zhroucení jádra“), k němuž došlo v kulové hvězdokupě M 30 před několika miliardami roků.

Hvězdy v kulových hvězdokupách jsou všeobecně velmi staré – jejich věk dosahuje 12 až 13 miliard roků. Avšak malá část z nich se jeví podstatně mladší, než je průměrné stáří hvězd. Vypadají, jako by se opozdily za vývojem hvězd, které se normálně vyvíjejí do stadia červených obrů podle známého HR diagramu. Přezdívá se jim proto modří opozdilci (blue straggles). Modří opozdilci vypadají, jako by se vrátili na stará kolena zpět do období horkého a zářivého „mládí“, získávajíc v této fázi nový život. Tým astronomů využil HST k výzkumu opozdilců, nacházejících se ve hvězdokupě M 30, která vznikla před 13 miliardami roků a kterou objevil Charles Messier v roce 1764. Tato kulová hvězdokupa, obsahující několik set tisíc hvězd, má průměr asi 90 světelných let. Od Země je vzdálena 28 000 světelných roků.

Ačkoliv modří opozdilci byli známi již počátkem 50. let minulého století, způsob jejich vzniku je stále ještě pro astrofyziky nevyřešenou hádankou. „Je to podobné, jako když vidíte několik dětí na skupinové fotografii obyvatel domova důchodců. Je přirozené, že se budete hned zajímat, co zde dělají,“ říká Francesco Ferraro (University of Bologna, Itálie), hlavní autor studie, která byla publikována v časopise Nature. Astronomové studovali tyto hvězdy několik let a vědí, že modří opozdilci jsou ve skutečnosti staré hvězdy. Původně si mysleli, že vznikly v těsných dvojhvězdách. V takovýchto dvojicích se méně hmotná hvězda chová jako „upír“, vysávající plynný vodík ze svého průvodce, kterým je mnohem hmotnější hvězda. (Hmotnější hvězda se rychleji vyvíjí, zvětší svůj objem a její materiál se tak dostane „do sféry vlivu“ menší hvězdy.) Nová dodávka „paliva“ umožní menší hvězdě zvýšit svoji teplotu, stát se modřejší a teplejší – zkrátka chovat se podobně jako hmotná hvězda v rané fázi svého vývoje.

Nová studie ukazuje, že někteří z modrých opozdilců místo výše popsaného způsobu byli omlazeni určitým druhem „plastické operace“, způsobené kosmickou srážkou. Hvězdná setkání jsou téměř čelní kolizí, při které mohou hvězdy splynout, promíchat svá jaderná paliva a znovu přikrmit „oheň“ jaderné fúze. Splynuvší hvězdy a dvojhvězdné soustavy jsou zhruba dvakrát hmotnější než osamělé hvězdy v této hvězdokupě.

„Naše pozorování vedou k závěru, že modří opozdilci, kteří vznikli v důsledku kolize, mají mírně odlišné vlastnosti od těch, kteří se zformovali vysátím druhé složky. To poskytuje přímý důkaz, že oba scénáře vzniku jsou odůvodněné a že oba probíhají souběžně v této hvězdokupě,“ říká člen týmu Giacomo Beccari (ESA).

Použitím dat z již vysloužilé kamery WFPC2 (Wide Field Planetary Camera 2) na palubě HST astronomové zjistili, že tyto „opožděné“ hvězdy jsou mnohem více koncentrovány ke středu kulové hvězdokupy než průměrné hvězdy. „To signalizuje, že tito modří opozdilci jsou mnohem hmotnější než průměrné hvězdy v této hvězdokupě,“ říká Ferraro. „Hmotnější hvězdy mají tendenci putovat do středu hvězdokupy podobně jako by kulečníková koule klesla na dno nádoby s medem.“

Centrální oblasti kulových hvězdokup jsou doslova přehuštěným prostředím, kde vzájemná ovlivňování hvězd jsou téměř nevyhnutelná. Astronomové se domnívají, že před jednou či dvěma miliardami roků prodělala kulová hvězdokupa M 30 velké „zhroucení jádra“, při kterém bylo nasměrováno velké množství hvězd do centra hvězdokupy, což vedlo k prudkému zvýšení množství hvězd v této oblasti. Tato událost podstatně navýšila počet kolizí mezi hvězdami a zapříčinila tak vznik jedné ze dvou skupin modrých opozdilců. Na druhou stranu vyšší nakupení hvězd vedlo rovněž k povzbuzení druhého jevu, zvaného vampýrismus, a tím ke vzniku druhé skupiny modrých opozdilců. „Téměř 10 % galaktických kulových hvězdokup zažilo zhroucení jádra, avšak toto je první případ, kde pozorujeme důsledek vtisknutý do populace hvězd,“ říká Barbara Lanzoni (University of Bologna).

„Dvě odlišné populace modrých opozdilců, objevené v kulové hvězdokupě M 30, jsou památkou na zhroucení jádra, ke kterému došlo zhruba před 2 miliardami roků. V širším kontextu je náš objev přímým důkazem dopadu dynamiky hvězd ve hvězdokupě na jejich vývoj. Měli bychom se nyní pokusit zjistit, zda i další kulové hvězdokupy obsahují tyto dvě skupiny modrých opozdilců,“ dodává Francesco Ferraro.

Zdroj: http://www.spacetelescope.org/news/html/heic0918.html

autor: František Martinek