Záhadná otevřená hvězdokupa v souhvězdí Lyry

Představte si troje hodiny ve vašem domě, které odbíjejí celou v různých časových okamžicích. Astronomové objevili obdobný ekvivalent tří nesynchronizovaných vesmírných „hodin“ ve staré otevřené hvězdokupě NGC 6791. Tento problém může zásadně změnit astronomické metody určování stáří hvězdokup.

Astronomové použili Hubblův kosmický dalekohled HST ke studiu nejslabších hvězd otevřené hvězdokupy, přičemž odhalili tři různé skupiny odlišného stáří. Dvě z objevených populací jsou hvězdy, které již spotřebovaly „palivo“ ve svém nitru – tzv. bílí trpaslíci. U jedné skupiny z těchto slabě zářících hvězd bylo stáří určeno na 6 miliard let, hvězdy druhé skupiny jsou staré 4 miliardy roků. Jejich stáří je zcela v rozporu se stářím „normálních“ hvězd hvězdokupy NGC 6791, které bylo určeno na 8 miliard roků.

„Tento nesoulad ve stáří jednotlivých hvězd je velkým problémem, neboť hvězdy v otevřených hvězdokupách by měly mít podle současných představ stejné stáří. Vznikly ve stejném čase z jednoho velkého oblaku mezihvězdného prachu a plynu. Teď jsme opravdu bezradní a nevíme, co se zde stalo,“ říká astronom Luigi Bedin (Space Telescope Science Institute – STSI – in Baltimore, Maryland, USA).

Ivan King (University of Washington, Seatle), vedoucí výzkumného týmu říká: „Tento objev znamená, že zde existuje něco, co ovlivňuje vývoj bílých trpaslíků, o čemž zatím nevíme.“

Po rozsáhlé analýze si členové výzkumného týmu uvědomili, že dvě skupiny bílých trpaslíků mohou vypadat zcela odlišně a přesto mohou být stejného stáří. Je docela možné, že mladě vypadající bílí trpaslíci se mohou ve skutečnosti skládat ze stejného typu hvězd, avšak tyto hvězdy jsou uspořádány do dvojic (binární systémy), kde obě hvězdy obíhají navzájem kolem sebe – kolem společného těžiště. Protože vzdálenost hvězdokupy od Země je ohromná, astronomové pozorují tyto dvojhvězdy vždy jako samostatnou jasnou hvězdu.

„Jejich pozorovaná vyšší jasnost je tak dělá mladšími,“ doplňuje Maurizio Salaris (Liverpool John Moores University, Velká Británie), člen týmu astronomů.

Dvojhvězdné soustavy jsou rovněž charakteristickou součástí běžné populace hvězd hvězdokupy NGC 6791, a byly taktéž pozorovány v jiných otevřených hvězdokupách. Toto by však byl první případ, kdy by byly objeveny různé populace bílých trpaslíků v jedné hvězdokupě.

„Naše vysvětlení, že dvojhvězdy jsou příčinou jisté anomálie, je elegantním vyřešením zdánlivě nevysvětlitelné záhady,“ říká Giampaolo Piotto (University of Padova, Itálie).

Luigi Bedin se svými spolupracovníky jsou však toho názoru, že se musíme smířit s dvojím stářím hvězd: 8 miliard roků pro populaci obyčejných hvězd a 6 miliard roků pro bílé trpaslíky. Všechno, co potřebujeme, je objevit proces, který zpomaluje postupný vývoj bílých trpaslíků.

Kamera ACS (Advanced Camera for Surveys) na palubě HST analyzovala de facto rychlost chladnutí celé populace bílých trpaslíků v otevřené hvězdokupě NGC 6791 – od nejjasnějších po nejslabší. Většina hvězd ve hvězdokupách je příliš daleko a bílí trpaslíci jsou příliš slabí na to, abychom je mohli pozorovat pozemními dalekohledy. Pouze HST je schopen většinu z nich zkoumat.

Bílí trpaslíci jsou „doutnajícím popelem“ hvězd podobných Slunci, které již přestaly produkovat energii pomocí termojaderných reakcí ve svém nitru – jejich termojaderné reakce již vyhasly. Jejich horké jádro, které z původní hvězdy zůstalo, bude svítit ještě miliardy let, postupně bude chladnout, až nakonec definitivně přestane zářit. Astronomové použili bílé trpaslíky ke spolehlivému určení stáří otevřené hvězdokupy, protože to jsou pozůstatky prvních hvězd ve hvězdokupě, které již vyčerpaly své termojaderné palivo.

Bílí trpaslíci, dožívající se vysokého věku, jsou považováni za spolehlivé milníky, protože chladnou předvídatelným způsobem – starší bílý trpaslík je chladnější – čímž vytvářejí zdánlivě dokonalé hodiny, které tikají téměř tak dlouho, dokud existují.

Hvězdokupa NGC 6791 je jednou z nejstarších a největších známých otevřených hvězdokup. Je přibližně 10krát větší než většina otevřených hvězdokup a obsahuje zhruba 10 000 hvězd. Na obloze se nachází v souhvězdí Lyry.

První výsledky pozorování byly publikovány 10. 5. 2008 v časopise The Astrophysical Journal a objasnění stáří pomocí dvojhvězd bylo publikováno v časopise The Astrophysical Journal Letters. Dalšími členy vědeckého týmu byli Santi Cassini (Collurania Astronomical Observatory, Itálie) a Jay Anderson (STSI).

Obrázek vlevo (v úvodu článku) představuje pohled na otevřenou hvězdokupu NGC 6791 pozemními dalekohledy. Od Země je vzdálena 13 300 světelných roků. Zelený obdélník vyznačuje část hvězdokupy, vyfotografované pomocí kamery ACS na palubě HST.

Hvězdné pole vpravo nahoře, vyfotografované pomocí HST, je plné hvězd, jejichž stáří bylo určeno na 8 miliard let. Přes hvězdné pole prosvítají dvě velmi vzdálené galaxie (vlevo nahoře).

Detailní snímek, pořízený kamerou ACS, odhalil velmi slabé bílé trpaslíky. Modré kotoučky představují teplejší bílé trpaslíky, jejichž stáří je 4 miliardy roků. Načervenalé tečky byly ztotožněny se studenějšími bílými trpaslíky, jejichž stáří bylo určeno na 6 miliard roků.

Zdroj: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2008/25/full/

autor: František Martinek