EXTRÉMNY dvojhviezdny systém

This artist’s impression shows VFTS 352 — the hottest and most massive double star system to date where the two components are in contact and sharing material. The two stars in this extreme system lie about 160 000 light-years from Earth in the Large Magellanic Cloud. This intriguing system could be heading for a dramatic end, either with the formation of a single giant star or as a future binary black hole.
Extrémna dvojhviezda v predstave umelca, foto ESO/L. Calçada

Medzinárodnému tímu astronómov sa pomocou ďalekohľadu Very Large Telescope (VLT) podarilo objaviť najžeravejší a najhmotnejší exemplár dotykovej dvojhviezdy. Jej dve zložky sú tak blízko, že sa navzájom dotýkajú.

Hviezdy v mimoriadnom systéme, označenom VFTS 352, smerujú k zániku, počas ktorého buď splynú do jednej obrej hviezdy, alebo vytvoria dvojitú čiernu dieru. Dvojhviezda VFTS 352 sa nachádza v susednej galaxii – Veľkom Magellanovom oblaku – vo vzdialenosti asi 160 000 svetelných rokov, vnútri známej hmloviny Tarantula.

Medzihviezdny most 
Pozorovania pomocou ďalekohľadu VLT odhalili, že tento pár mladých hviezd patrí k najextrémnejším a najčudnejším systémom, aké poznáme. Sústavu VFTS 352 tvorí dvojica veľmi horúcich, jasných a hmotných hviezd, obiehajúcich okolo seba s periódou len o niečo väčšou než jeden deň. Stredy hviezd od seba delí vzdialenosť len 12 miliónov kilometrov. Sú tak blízko, že ich povrchy splývajú a medzi hviezdami sa vytvára most, ktorý ich spája. VFTS 352 je dosiaľ najhmotnejším známym exemplárom skupiny kontaktných hviezd so spoločnou obálkou – celková hmotnosť systému je 57-krát väčšia než hmotnosť Slnka. Zároveň tento systém obsahuje najžeravejšie zložky zo všetkých takýchto známych sústav – ich povrchová teplota presahuje 40 000 K. Extrémne hviezdy, ako je aj dvojica v systéme VFTS 352, hrajú dôležitú úlohu vo vývoji galaxií a predpokladá sa, že patria k hlavným producentom chemických prvkov, napríklad kyslíka. Tieto dvojhviezdy majú priamy vzťah aj k zvláštnemu správaniu, aké vykazujú takzvané upírie hviezdy, kde menšia zložka dvojhviezdy vysáva hmotu z povrchu väčšieho suseda. V systéme VFTS 352 však majú obe zložky takmer rovnakú veľkosť. Miesto toho, aby jedna vysávala druhú, delia sa o časť spoločnej hmoty. Vedci odhadujú, že ide až o 30 % z hmoty oboch hviezd.

Hviezdy v systéme VFTS 352 smerujú k dramatickému zániku. Buď splynú do jednej obrej hviezdy, alebo vytvoria dvojitú čiernu dieru.

Fascinujúci a dôležitý objav 
Ide o veľmi vzácny systém, pretože táto fáza vývoja dvojhviezdy trvá len krátko, a je teda veľmi ťažké dvojhviezdu v tomto období zachytiť. Keďže sú hviezdy pri sebe blízko, astronómovia sa domnievajú, že silné slapové pôsobenie vedie tiež k zvýšenému premiešavaniu hmoty vnútri hviezd. VFTS 352 je doteraz najlepším známym príkladom horúcej hmotnej dvojhviezdy, ktorá by mohla vykazovať typ premiešavania hmoty ich vnútra, vysvetľuje hlavný autor práce Leonardo A. Almeida (Univerzita v São Paule, Brazília). Astronómovia predpovedajú, že dvojhviezda VFTS 352 bude v budúcnosti čeliť katastrofickému zániku, pre ktorý majú dva možné scenáre.

This image shows the location of VFTS 352 — the hottest and most massive double star system to date where the two components are in contact and sharing material. The two stars in this extreme system lie about 160 000 light-years from Earth in the Large Magellanic Cloud. This intriguing system could be heading for a dramatic end, either merging to form a single giant star or forming a binary black hole. This view of the Tarantula star-forming region includes visible-light images from the Wide Field Imager at the MPG/ESO 2.2-metre telescope at La Silla and infrared images from the 4.1-metre infrared VISTA telescope at Paranal.
Poloha systému VFTS 352 v hmlovine Tarantula, foto ESO/M. R. Cioni

Rotujúca hviezda alebo čierne diery
Prvým je úplné spojenie dvoch hviezd a jeho pravdepodobným výsledkom bude vznik rýchlo rotujúcej gigantickej hviezdy so silným magnetickým poľom. Pokiaľ by si taká hviezda udržala vysokú rýchlosť rotácie, mohla by svoj život zakončiť jednou z najmohutnejších explózií vo vesmíre – výbuchom supernovy sprevádzaným dlhotrvajúcim zábleskom gama žiarenia, hovorí Hugues Sana (Univerzita v Leuvene,  Belgicko), hlavný vedecký pracovník projektu. Druhú možnosť vysvetľuje Selma de Minková (Univerzita v Amsterdame, Holandsko), vedúca teoretická astrofyzička projektu: Pokiaľ sú vnútra hviezd v systéme VFTS 352 dostatočne premiešané, zostanú obe hviezdy kompaktnými objektmi a vyhnú sa tak vzájomnému spojeniu. V takomto prípade obe zložky systému pravdepodobne zakončia svoj život explóziou supernovy a vznikne tak tesný systém dvoch čiernych dier. A takýto pozoruhodný objekt by bol intenzívnym zdrojom gravitačných vĺn. Potvrdenie existencie druhého evolučného scenára by bolo v oblasti hviezdnej astrofyziky prelomovým pozorovaním. Išlo by o nový cenný pohľad na vývojové procesy v kontaktných dvojhviezdach so spoločnou obálkou, ktorým zatiaľ astronómovia rozumejú len málo.

RNDr. Zdeněk Komárek