Predchodcovia nového typu supernov

V polovici 20. storočia bola v súhvezdí Poľovných psov (lat. Canes Venatici, skratka CVn) objavená neobyčajná hviezda. O nejaký čas neskôr astronómovia zistili, že objekt označený AM Canum Venaticorum (skrátene AM CVn) je v skutočnosti dvojhviezdou. Tieto dve hviezdy obiehajú okolo spoločného ťažiska raz za 18 minút a preto je na mieste predpoveď o vyžarovaní gravitačných vĺn touto sústavou – vlnenie priestoročasu predpovedané Albertom Einsteinom. Názov AM CVn teraz reprezentuje novú triedu objektov, kde jeden biely trpaslík vyťahuje hmotu z druhej veľmi kompaktnej hviezdy, druhého bieleho trpaslíka. Bieli trpaslíci sú veľmi husté zvyšky ostávajúce na konci života z hviezd podobných Slnku, ktoré vyčerpali už svoje nukleárne palivo a skolabovali na objekt veľkosti našej Zeme. Dvojice hviezd v systémoch typu AM CVn obiehajú extrémne rýchlo, zavŕšiac jeden obeh zhruba za hodinu, a v jednom prípade dokonca za 5 minút. Na porovnanie: najrýchlejšie obiehajúca planéta v našej slnečnej sústave – Merkúr – obehne Slnko raz za 88 dní. Hoci tento typ dvojhviezd je známy už takmer 50 rokov, zostáva tu nevyriešená otázka: odkiaľ sa berú systémy typu AM CVn? Nové röntgenové a optické pozorovania začali na túto otázku odpovedať. Astronómovia si myslia, že našli prvé dvojhviezdne systémy, ktoré by sa mohli vyvinúť do štádia typu AM CVn. Ide o dvojhviezdy s označením J0751 a J1741, ktoré boli pozorované v röntgenovej oblasti pomocou Chandra X-ray Observatory (vypustila NASA) a XMM-Newton telescope (vypustila ESA). Pozorovania na optických vlnových dĺžkach boli vykonané pomocou 2,1 m ďalekohľadu v Texase na McDonald Observatory a 1 m ďalekohľadom na Mt. John Observatory na Novom Zélande. Umelecké zobrazenie ukazuje ako teraz tieto systémy vyzerajú a čo sa s nimi môže v budúcnosti stať. Vrchný obrázok ukazuje súčasné štádium dvojhviezdy, ktorá obsahuje jedného bieleho trpaslíka (vpravo) s hmotnosťou okolo jednej pätiny hmotnosti Slnka a druhého oveľa hmotnejšieho a menšieho bieleho trpaslíka približne 5 krát či viackrát hmotnejšieho (na rozdiel od Slnku podobných hviezd sú hmotnejší bieli trpaslíci menší). Ako dvaja bieli trpaslíci obiehajú okolo seba, gravitačné vlny produkované týmto systémom unášajú preč energiu a to zapríčiní, že ich obežná dráha sa zmenší. Nakoniec menší a hmotnejší biely trpaslík začne ťahať hmotu z väčšieho a ľahšieho spolupútnika, ako ukazuje prostredný obrázok, a vznikne systém typu AM CVn. Tento proces pokračuje pokiaľ sa na hmotnejšom bielom trpaslíkovi nenahromadí také množstvo hmoty, že sa zapáli termonukleárna reakcia - za asi 100 miliónov rokov. Jedna možnosť je, že termonukleárna explózia môže úplne zničiť hmotnejšieho bieleho trpaslíka v procese, ktorý astronómovia nazývajú supernova typu Ia (tento typ supernov sa používa na určovanie vzdialeností vo vzdialenom vesmíre a slúžia ako tzv. štandardné sviečky). Avšak, čo je pravdepodobnejšie, termonukleárna explózia sa uskutoční len na povrchu hviezdy a zanechá ju „zjazvenú", avšak neporušenú. Výsledný výbuch je pravdepodobne 10 krát slabší než výbuch supernovy typu Ia. Takéto výbuchy boli dosť zvláštne pomenované ako .Ia supernovy (s bodkou pred Ia). Takéto .Ia výbuchy už boli pozorované v cudzích galaxiách, ale hviezdy J0751 a J1741 sú prvé dvojhviezdy, o ktorých vieme, že by sa v budúcnosti mohli stať supernovami typu .Ia. Optické pozorovania boli veľmi potrebné pri identifikácii dvoch bielych trpaslíkov v týchto systémoch a pri určovaní ich hmotností. Röntgenové pozorovania zasa boli potrebné na vylúčenie toho, že J0751 a J1741 obsahujú neutrónové hviezdy. Neutrónové hviezdy sa z role možných predchodcov systémov typu AM CVn diskvalifikovali, pretože by vyžarovali silné röntgenové žiarenie kvôli svojmu silnému magnetickému poľu a rýchlej rotácii. Ani Chandra ani XMM-Newton totiž nezistili žiadne röntgenové žiarenie z týchto sústav. Systémy AM CVn sú pre vedcov zaujímavé, pretože sa o nich predpokladá, že sú zdrojmi gravitačných vĺn, ako bolo už spomenuté. To je dôležité, pretože hoci tieto vlny ešte neboli detegované, mnohí vedci a technici pracujú na prístrojoch, ktoré by boli schopné v blízkej budúcnosti gravitačné vlny zachytiť. A to otvorí nové okno do vesmíru!

Publikované v časopise QUARK, máj 2014, RNDr. Zdeněk Komárek