Zvláštny biely trpaslík

Hoci sa primárna misia kozmického ďalekohľadu „Kepler“ zameraná na objavovanie exoplanét skončila už pred rokmi, výsledný súbor dát zostáva ohromným ihriskom, na ktorom astronómovia pokračujú v objavovaní nových prekvapení v svetelných krivkách hviezd. A aký je najnovší objav? Dôkaz existencie bieleho trpaslíka, ktorý vzdoruje všetkým našim doterajším skúsenostiam. Biele trpaslíky existujú len v celkom 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 počiatočnou hmotnosťou približne 5 hmotností Slnka rozpína do štádia červeného obra, vyčerpá svoje zásoby jadrového paliva, odvrhne vonkajšie vrstvy a zanechá po sebe mŕtve husté jadro.

Ale niektoré pozorované biele trpaslíky majú oveľa nižšie hmotnosti, povedzme 0,15 až 0,3 hmotnosti Slnka. Na to, aby vznikol taký málo hmotný zvyšok hviezdy, musí byť počiatočná hmotnosť jeho predchodcu (progenitora) taktiež veľmi nízka. A to predstavuje problém: menším hviezdam trvá vývoj dlhšie, takže 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: interakcie vo dvojhviezdach. V tomto scenári vyústi pohyb dvojice hviezd okolo spoločného ťažiska vo dvojhviezde do fázy, v ktorej je materiál strhávaný z hviezdy – predchodcu bieleho trpaslíka – čím sa urýchli jeho strata hmoty a umožní to jeho vývoj do štádia veľmi málo hmotného bieleho trpaslíka.

Až doposiaľ toto vysvetlenie súhlasilo s našimi pozorovaniami. Ale teraz sa objav nového málo hmotného bieleho trpaslíka stal výzvou nášmu chápaniu týchto telies. V novej publikácii tím vedcov vedený Kentom Masudom (Princeton University, USA) prezentuje objav dvojhviezdneho systému označeného KIC 8145411 pomocou dát z kozmického ďalekohľadu Kepler. Táto unikátna dvojhviezda je jednou z len 5 známych tzv. samošošovkujúcich systémov (angl. self-lensing systems): jeden objekt vo dvojhviezde usmerňuje svojou gravitáciou svetlo (gravitačne šošovkuje) druhej zložky 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 sa pozeráme na bieleho trpaslíka s hmotnosťou 0,2 hmotnosti Slnka obiehajúceho okolo hviezdy podobnej Slnku po takej dráhe, že vidíme ich vzájomné zákryty, teda táto dráha leží v rovine zorného lúča. Tu je ale jedna zaujímavá vec: dráha hviezd v systéme KIC 8145411je značne veľká – jej rozmer je 1,28 AU, teda asi 190 miliónov km (zodpovedajúca obežná doba je okolo 450 dní), takže zložky dvojhviezdy sú od seba 10x ďalej než aby mohli medzi sebou interagovať tak, ako bolo popísané vyššie.

Ako sa teda tento „nemožný“ biely trpaslík vôbec dostal na scénu? Masuda s kolegami diskutuje o niekoľkých navrhovaných mechanizmoch vzniku – ako napríklad interakcie s už odvrhnutým, či „zhltnutým“ tretím telesom – ale žiadny z nich nie je celkom uspokojivý. Tak čo teraz? Autori zdôrazňujú, že existuje pravdepodobnosť len 1 : 200, že objavíme takýto zvláštny systém práve kvôli jeho orientácii dráhy - že sa na ňu pozeráme presne „z boku“. 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 potom už snáď pomôže vysvetliť otázku prečo môže existovať takýto biely trpaslík.

Publikované v časopise QUARK 10/2019, RNDr. Zdeněk Komárek