Zvláštny biely trpaslík

Na umeleckej ilustrácii samošošovkovania prechádza biely trpaslík popred druhú zložku systému, pričom svojou gravitáciou túto hviezdu šošovkuje, zdroj NASA/JPL-Caltech.

Hoci sa misia kozmického ďalekohľadu Kepler zameraná na objavovanie exoplanét skončila už pred rokmi, získaný súbor dát zostáva objemným zdrojom informácií, v ktorom astronómovia pokračujú v objavovaní nových prekvapení vo svetelných krivkách hviezd.

Najnovším objavom zo súboru dát ďalekohľadu Kepler je dôkaz existencie bieleho trpaslíka, ktorý vzdoruje všetkým našim doterajším poznaniam. Biele trpaslíky existujú len v určitom rozmedzí rozmerov a hmotností. Typický biely trpaslík môže mať hmotnosť okolo 0,6 hmotnosti nášho Slnka a vzniká vtedy, keď sa osamelá hviezda s pôvodnou hmotnosťou približne päť hmotností Slnka rozpína do štádia červeného obra, vyčerpá svoje zásoby jadrového paliva, odvrhne vonkajšie vrstvy a zanechá po sebe mŕtve husté jadro.

Príklad diagramu inej dvojhviezdy s gravitačným samošošovkovaním – KOI-3278. Keď biely trpaslík prechádza medzi nami a druhou (primárnou) zložkou, ktorou je v tomto prípade G trpaslík, gravitačné šošovkovanie spôsobí nárast jasnosti, čo pozorujeme na svetelnej krivke. V sústave KIC 8145411 nepozorujeme zákryt, pretože svetlo z bieleho trpaslíka je príliš slabé na to, aby sme ho zaznamenali, zdroj obrázka Eric Algol.

Interakcie v dvojhviezdach

Niektoré pozorované biele trpaslíky však majú oveľa menšie hmotnosti, odhadom 0,15 až 0,3 hmotnosti Slnka. Na to, aby vznikol taký málo hmotný zvyšok hviezdy, musí byť začiatočná hmotnosť jeho predchodcu (progenitora) taktiež veľmi malá. A to je problém, pretože menším hviezdam trvá vývoj dlhšie a takáto málo hmotná hviezda by potrebovala na vyčerpanie paliva čas dlhší, ako je doba existencie vesmíru. Keďže vývoj osamotenej hviezdy nemôže vysvetliť existenciu bielych trpaslíkov s extrémne nízkymi hmotnosťami, astronómovia presedlali na iné vysvetlenie: na interakcie v dvojhviezdach. V tomto scenári vyústi pohyb dvojice hviezd okolo spoločného ťažiska do fázy, v ktorej je materiál strhávaný z hviezdy – predchodcu bieleho trpaslíka –, čím sa urýchli strata jeho hmoty a umožní to jeho vývoj do štádia veľmi málo hmotného bieleho trpaslíka. Až doposiaľ toto vysvetlenie súhlasilo s našimi pozorovaniami.

Samošošovkujúci systém

Objav nového málo hmotného bieleho trpaslíka sa stal výzvou nášmu chápaniu týchto telies. Tím vedcov vedený Kentom Masudom (Princeton University, USA) prezentuje objav dvojhviezdneho systému označeného KIC 8145411. Táto unikátna dvojhviezda je jednou z piatich známych tzv. samošošovkujúcich systémov (angl. self-lensing systems): jeden objekt v dvojhviezde usmerňuje svojou gravitáciou svetlo druhej zložky (gravitačne šošovkuje), keď pri každom obehu prechádza popred ňu. Masuda so spolupracovníkmi použil ďalšie pozorovania z Fred Lawrence Whipple Observatory v Arizone a z ďalekohľadu Subaru na Havaji na to, aby zistil vlastnosti tohto systému. Potvrdilo sa, že ide o bieleho trpaslíka s hmotnosťou 0,2 hmotnosti Slnka. Obieha okolo hviezdy podobnej Slnku po takej dráhe, že vidíme ich vzájomné zákryty, takže táto dráha leží v rovine zorného lúča. Dráha hviezd v tomto systéme je však veľká – jej rozmer je 1,28 AU, čiže asi 190 miliónov km (zodpovedajúca obežná doba je približne 450 dní). Zložky dvojhviezdy sú teda od seba 10-krát ďalej, než aby mohli navzájom interagovať tak, ako už bolo opísané. Ako teda tento biely trpaslík vznikol?

Vieme, čo máme hľadať

Masuda s kolegami diskutuje o niekoľkých navrhovaných mechanizmoch vzniku, ale ani jeden z nich nie je celkom uspokojivý. Autori zdôrazňujú, že existuje pravdepodobnosť len 1 : 200, že objavíme takýto zvláštny systém práve vďaka orientácii jeho dráhy – že sa na ňu pozeráme presne zboku. To pravdepodobne znamená, že sústava KIC 8145411 je len povestnou špičkou ľadovca. Teraz vieme, čo máme hľadať, a špeciálne cielené pozorovania môžu v budúcnosti priniesť oveľa viac takýchto systémov. To nám snáď už pomôže vysvetliť otázku, prečo môže existovať takýto biely trpaslík, dodáva Masuda.

RNDr. Zdeněk Komárek, foto ESO

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 10/2019. Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.
Komentáre