Pôvod extrémnych héliových hviezd

Medzinárodná skupina astronómov pod vedením  Dr. Davida L. Lamberta, riaditeľa univerzitného observatória  Austin McDonald Observatory v Texase použila HST na určenie pôvodu veľmi pozoruhodnej skupiny hviezd.

Skupina sa nazdáva, že extrémne héliové hviezdy vznikli splynutím dvoch bielych trpaslíkov. Je až kuriózne, že viac ako po 60 rokoch sa snažíme zistiť, ako tieto hviezdy vznikajú. Prvá extrémna héliová hviezda, HD 124448, bola objavená na  McDonald Observatory roku 1942. Odvtedy sa ich počet zvýšil na takmer dva tucty. Extrémne héliové hviezdy sú supergiganty, ktorých hmotnosť je o niečo menšia ako Slnko. Objemovo sú však niekoľkokrát väčšie a sú aj nepomerne horúcejšie. Oveľa zvláštnejšie je ale ich chemické zloženie. Tieto hviezdy takmer vôbec neobsahujú vodík! Namiesto toho extrémne héliové hviezdy obsahujú v prevažnej väčšine hélium a výrazné množstvá uhlíka, dusíka a kyslíka. Vodík je pritom najhojnejším chemickým prvkom vo vesmíre. Je základnou zložkou všetkých hviezd. Preto vedci tvrdia, že sa tieto hviezdy nemohli sformovať z oblakov plynu a prachu. V našej Galaxii sa totiž nenachádzajú žiadne oblaky héliového plynu a tak nemôže dochádzať k formovaniu takýchto hviezd.

Termonukleárne reakcie prebiehajúce v jadrách hviezd ako je napríklad Slnko využívajú vodík ako palivo a menia ho na hélium. Výsledkom týchto zložitých reakcií je uvoľnenie energie vo forme svetelných fotónov. Týmto spôsobom sa vo hviezdnych jadrách zvyšuje obsah hélia. Aby sme však pozorovali héliové jadro, alebo aj héliovú hviezdu, musí takáto hviezda nejakým spôsobom odhodiť svoje vonkajšie vrstvy a ukázať nám svoje jadro v plnej kráse. Len v tomto prípade sme schopný pozorovať héliovú hviezdu. Pri rôznych typoch hviezdnych zánikov sa takéto jadrá obnažujú. Problémom je ale to, že hviezdy žijú dlhšie a keď spotrebujú zásoby paliva vo forme vodíka, dochádza automaticky k spaľovaniu hélia a tvorbe uhlíka. Celý proces závisí od hmotnosti hviezdy a v konečnom dôsledku sa končí produkciou železa. Železo sa už spaľovať nedá, pretože pri termonukleárnych reakciách do ktorých vstupuje železo ako palivo sa spotrebuje viac energie ako sa získa, v tomto prípade začne hviezda kolabovať. Preto si nevieme predstaviť akým spôsobom by takáto hviezda odhodila svoje vrchné vrstvy a ukázala nám svoje horúce héliové jadro. Približne pred dvoma desaťročiami astronómovia Ronald Webbink a Icko Iben z univerzity v Illinois vypracovali hypotézu, podľa ktorej sa extrémne héliové hviezdy tvoria splynutím dvoch bielych trpaslíkov. Biely trpaslíci sú záverečným štádiom vývoja hviezd podobných Slnku. Tieto hviezdy pri tom nemusia obsahovať veľa vodíka. Niektoré z nich sú preto bohaté na hélium, iné na kyslík či uhlík. Niektorí bieli trpaslíci sú výsledkom vývoja normálnych hviezd v binárnych systémoch.

Webbink a Iben sa domnievajú, že práve v binárnych systémoch sa jedna hviezda môže vyvíjať ako biely trpaslík bohatý na hélium a druhá ako biely trpaslík bohatý na uhlík, alebo kyslík. Počas miliárd rokov sa v binárnej sústave odohrávajú ďalšie zmeny. Obe hviezdy sa pohybujú po navzájom tesných dráhach a strácajú svoju energiu a aj hmotu. Časom menej hmotný a na hélium bohatý biely trpaslík príde vďaka svojmu masívnejšiemu spoločníkovi o svoju hmotu. Výsledkom je splynutie oboch hviezd, pričom výsledná hviezda sa stane objemnejšou a na hélium bohatou hviezdou, héliovým supergigantom. Aby sa overila správnosť tejto domnienky potrebujú astronómovia poznať presné chemické zloženie extrémnych héliových hviezd.

Tím astronómov sa snažil pomocou ďalekohľadu HST v spolupráci s 2,7 m Harlan J. Smith Telescope na McDonald Observatory a 2,3 m Vainu Bappu Telescope v Indii odhaliť chemické zloženie týchto zaujímavých objektov. Skupina astronómov podrobne študovala UV žiarenie siedmych extrémnych héliových hviezd pomocou prístroja STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) umiestnenom na HST a svetla vo vizuálnej oblasti spektra získaného pomocou ďalekohľadov v Texase a Indii. Získané údaje odhalili najmenej dva tucty najrozmanitejších chemických prvkov. Výsledky získané pomocou HST ukazujú, že domnienka o splynutí dvoch bielych trpaslíkov je správna. A teda môžeme tvrdiť, že extrémne héliové hviezdy vznikajú v binárnych systémoch pozostávajúcich z dvoch bielych trpaslíkov. Na hélium bohatý biely trpaslík je gravitáciou svojho hmotnejšieho spoločníka časom roztrhaný na kusy. Následne sa okolo bieleho trpaslíka bohatého na uhlík a kyslík vytvorí hustý akreačný disk. Potom v procese trvajúcom iba niekoľko minút je tento materiál vtiahnutý na povrch bieleho trpaslíka. Čo sa stane ďalej závisí od výslednej hmotnosti bieleho trpaslíka. Ak jeho hmotnosť prekročí určitú hranicu (Chandrasekarov limit) dôjde k výbuchu supernovy typu Ia. Ak však hmotnosť nedosiahne tento limit, hviezda sa nafúkne a my pozorujeme unikátneho supergiganta bohatého na hélium.

Pandey, Lambert, Jeffery, a Rao plánujú aj naďalej skúmať extrémne héliové hviezdy pomocou ďalekohľadu v McDonald Observatory. Dúfajú, že sa im podarí nájsť viac extrémnych héliových hviezd a že sa im podarí identifikovať omnoho viac chemických prvkov v týchto hviezdach.

Zdroj: Spaceflight Now

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *