Tisíce tikajících časovaných bomb v naší Galaxii?

Nové výzkumy ukazují, že některé staré hvězdy v naší Galaxii mohou představovat tikající „časované bomby“ – pokud taková hvězda podstatně sníží rychlost své rotace pod kritickou hranici, může nastat exploze v podobě supernovy typu Ia. Tisíce těchto „časovaných bomb“ mohou být roztroušené po celé naší Galaxii. Vyplývá to z článku publikovaného v časopise Astrophysical Journal Letters.

Supernovy typu Ia vznikají z bílých trpaslíků, tj. starých „vyhořelých“ hvězd ne příliš velké hmotnosti, které nemají vlastní zdroje energie. Taková hvězda může být dlouhodobě stabilní, pokud její hmotnost nepřekročí hodnotu 1,4 hmotnosti Slunce, což je hranice označovaná jako Chandrasekharova mez podle astronoma, který její hodnotu vypočítal. Doposud se předpokládalo, že k výbuchu supernovy dojde v případě, kdy bílý trpaslík, který na sebe nabaluje hmotu z druhé složky dvojhvězdy (okrádá blízkou hvězdu o její hmotu), překročí hmotnostní limit a v důsledku jeho vlastní gravitace nastane exploze. V důsledku stlačení hvězdy dojde k jejímu zahřátí a k bouřlivé jaderné reakci, která rozfoukne hvězdu do okolí.

Existují dva možné způsoby, jak může bílý trpaslík přesáhnout Chandrasekharovu mez hmotnosti a explodovat jako supernova typu Ia. Může na sebe nabalovat plyn z blízké hvězdy nebo se mohou srazit dva bílí trpaslíci. Většina astronomů dává přednost první variantě jako pravděpodobnějšímu vysvětlení.

Avšak jak informuje Rosanne Di Stefano, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a její spolupracovníci, důkazy pro tuto teorii vzniku supernov typu Ia se zatím nepodařilo získat – astronomové neobjevili kromě pozůstatků po výbuchu supernov ani potenciální „dárcovské“ hvězdy, ani zbytky vodíku či hélia bývalé hvězdy, které bílý trpaslík „nespořádal“.

Vědci předpokládají, že tyto „hvězdy-bomby“, které mohou explodovat jako supernovy, je možné vypátrat na základě jiných příznaků, například podle rychlosti jejich rotace. Podle této hypotézy bílý trpaslík, který na sebe nabaluje hmotu z blízké hvězdy, začíná rovněž rychleji rotovat kolem vlastní osy a pokud rotaci dostatečně zvýší, může vydržet ve stabilním stavu i tehdy, když jeho hmotnost překročí Chandrasekharovu mez.

Jak bílý trpaslík nabírá hmotu, zvyšuje rovněž rychlost svojí rotace. Pokud bílý trpaslík rotuje dostatečně rychle, jeho rotace mu dovolí překročení hmotnostního limitu 1,4 hmotnosti Slunce a může dosáhnout super-Chandrasekharova hmotnostního limitu.

Jakmile bílý trpaslík přestane nabírat další materiál, začne postupně zpomalovat svoji rotaci. Nakonec rotace nestačí dostatečně působit proti gravitaci, hvězda se ještě více smrští a nastává exploze supernovy typu Ia. Takovýmto způsobem může podle představ autorů článku mezi ukončením „nasávání“ hmoty z okolí a explozí uplynout časový interval v trvání až miliardy roků. Mezitím mohou vymizet všechny příznaky toho, že bílý trpaslík někdy v minulosti na sebe nabaloval hmotu z druhé složky dvojhvězdy.

„Naše studie prokázala, jak vážné důsledky může mít proces „roztočení“ a „zbrzdění“ bílého trpaslíka. Astronomové musí velmi pečlivě přistupovat k určení úhlového momentu bílých trpaslíků, kteří podezřele přibývají na váze, přestože se jedná o velmi nesnadný úkol,“ dodává Di Stefano.

Proces změn rychlosti rotace může způsobit časové zpoždění mezi koncem akrece a explozí supernovy v délce až miliardy roků. To by poskytlo doprovázející hvězdě dostatečný čas na vývoj až do fáze dalšího bílého trpaslíka a žádný rozptýlený okolní materiál by zde již neexistoval.

Podle výpočtů astronomů dochází jednou za tisíc let ke třem explozím supernov typu Ia. Pokud středně velká „hvězda-bomba“ potřebuje několik miliónů roků na to, aby zpomalila svoji rotaci a explodovala, potom by se teoreticky mělo nacházet do vzdálenosti několika tisíc světelných let od Země několik desítek takovýchto tikajících časovaných bomb. Objevit je bude velmi obtížné, avšak vědci předpokládají, že to umožní nové projekty celooblohového průzkumu, například pomocí dalekohledů Pan-STARSS či LSST (Large Synoptic Survey Telescope).

„Zatím nebyla určena žádná hodnota pro super-Chandrasekharovu mez u bílých trpaslíků v naší Galaxii, avšak budeme se snažit v tomto směru postoupit dopředu při jejím hledání,“ říká spoluautor článku Rasmus Voss, Radboud University Nijmegen, Nizozemí.

Zdroj: http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/news.shtml a http://www.cfa.harvard.edu/news/2011/pr201123.html

autor: František Martinek