Neobvyklý pár starých hviezd a pozoruhodný tvar planetárnej hmloviny

Astronómovia pracujúci s ďalekohľadom VLT (Very Large Telescope, Cerro Paranal, Čile) objavili v centre jednej z najpozoruhodnejších planetárnych hmlovín dvojicu vzájomne sa obiehajúcich hviezd. Tento výsledok potvrdzuje dlho diskutovanú teóriu popisujúcu javy, ktoré vedú ku vzniku symetrických štruktúr hmoty vyvrhovanej do okolia. Výsledky boli publikované v novembri 2012 v prestížnom časopise Science. Planetárne hmloviny sú žiariace šupky plynu, ktoré obklopujú bielych trpaslíkov – hviezdy slnečného typu v záverečnom štádiu vývoja. Hmlovina Fleming 1 je krásnym príkladom tohto typu objektu, ktorý navyše obsahuje nápadne symetrické výtrysky (jety) vlniace sa do podoby zakrivených uzlíkovitých vzorov. Hmlovina sa nachádza v súhvezdí Centaura a bola objavená len pred sto rokmi. Objavila ju Williamina Flemingová, bývalá slúžka, ktorá preukázala výrazné astronomické nadanie a následne pracovala pre Harvard College Observatory. Astronómovia už dlhú dobu debatujú o tom, ako tieto symetrické výtrysky vznikajú. Nikdy však nedospeli k jednoznačnému spoločnému záveru. Vedecký tím pod vedením Henriho Boffina (ESO, Čile) však teraz skombinoval pozorovania hmloviny Fleming 1 získané ďalekohľadom VLT s existujúcimi počítačovými modelmi, aby mohol detailne vysvetliť, ako tieto bizarné tvary vznikli. Členovia tímu použili ďalekohľad VLT na analýzu svetla prichádzajúceho z centrálnej hviezdy hmloviny. Zistili, že Fleming 1 neukrýva jedného, ale dvoch bielych trpaslíkov, ktorí okolo seba navzájom obiehajú raz za 28 hodín a 48 minút. Hoci dvojhviezdy boli vnútri planetárnych hmlovín pozorované už dávnejšie, systémy zložené z dvoch bielych trpaslíkov sú veľmi vzácne. „Vysvetlenie pôvodu krásnych a komplikovaných tvarov hmloviny Fleming 1, ale aj ďalších objektov tohto typu, bolo dlhý čas kontroverzné," hovorí Henri Boffin. „Astronómovia už v minulosti navrhovali ako možnú príčinu prítomnosť dvojhviezdy. Ale vždy sa domnievali, že v tomto prípade by hviezdy mali byť od seba vo väčšej vzdialenosti a obiehať s periódou niekoľkých desiatok rokov. Vďaka našim modelom a novým pozorovaniam, ktoré nám umožnili detailne preskúmať tento neobvyklý systém a pozrieť sa priamo do srdca hmloviny, sme objavili dvojicu hviezd obiehajúcu ku sebe viac než tisíckrát bližšie." Keď sa život hviezdy s hmotnosťou až 8 hmotností Slnka blíži ku svojmu koncu, odvrhne svoje vonkajšie obálky a začne strácať hmotu. To umožňuje horúcemu jadru intenzívnejšie vyžarovať energiu. Dôjde k uvoľneniu bubliny plynu, ktorá jasne žiari ako planetárna hmlovina. Zatiaľ čo hviezdy sú guľaté, veľa planetárnych hmlovín má nečakane zložité tvary s množstvom uzlíkov, filamentov a výtryskov hmoty, ktoré vytvárajú zložité vzory. Tie najpôsobivejšie hmloviny – vrátane Fleming 1 – obsahujú bodovo symetrické štruktúry. V prípade tejto hmloviny to znamená, že materiál akoby prúdil z oboch pólov centrálnej oblasti a vytvára výtrysky v tvare písmena S. Nová štúdia ukázala, že tieto vzory v hmlovine Fleming 1 sú výsledkom interakcie tesnej dvojice hviezd. „Toto je doposiaľ najkomplikovanejší prípad centrálnej dvojhviezdy, pre ktorú sa simuláciami podarilo správne predpovedať, ako vznikli štruktúry v okolitej hmlovine – a sú to naozaj pôsobivé útvary," vysvetľuje spoluautor práce Brent Miszalski (SAAO a SALT, Juhoafrická republika). Dvojica hviezd v strede tejto hmloviny je rozhodujúcim faktorom pre vysvetlenie pozorovaných štruktúr. Ako hviezdy starli, zväčšoval sa ich objem – rozpínali sa. Určitý čas tak jedna zo zložiek plnila úlohu „hviezdneho upíra", ktorý vysával hmotu z druhej zložky a obklopil sa akrečným diskom. Obidve zložky potom interagovali s týmto diskom, ktorý sa vďaka tomu kýval podobne ako detský vĺčik – vykonával tzv. precesiu. A práve tento pohyb výrazne ovplyvňoval správanie sa hmoty, ktorá bola vyvrhovaná napríklad v podobe výtryskov z polárnych oblastí systému. Táto štúdia potvrdila, že precesia akrečného disku obklopujúceho dvojhviezdny systém spôsobuje dokonale symetrické štruktúry v planetárnych hmlovinách ako je Fleming 1. Veľmi detailné snímky z VLT zároveň odhalili prstenec uzlíkov vnútri hmloviny. Podobný prstenec hmoty bol pozorovaný aj u iných typov hviezdnych párov a zdá sa, že je sprievodným znakom prítomnosti dvojhviezdy. „Naše výsledky prinášajú ďalšie potvrdenie role, ktorú hrá interakcia v systéme dvojhviezdy pri tvarovaní a možno aj pri vzniku planetárnej hmloviny," dodáva Boffin.

RNDr. Zdeněk Komárek