Sciencemag.cz
Doporučujeme
Astronomové použili kombinaci přístrojů na dalekohledu ESO/VLT a objevili dosud nejhmotnější známou hvězdu, která v době zrodu vážila třistakrát více, než naše Slunce. Je tedy dvakrát hmotnější, než udává v současnosti přijímaný limit hmotnosti hvězd – 150 Sluncí. Sama existence tohoto monstra – milionkrát zářivějšího než Slunce, které ztrácí materiál díky mohutnému hvězdnému větru – by mohla skrývat odpověď na otázku, jak hmotné mohou být hvězdy.
Tým astronomů pod vedením Paula Crowthera, profesora astrofyziky na univerzitě v Sheffieldu, použil dalekohled ESO/VLT v kombinaci s archivními daty Hubbleova kosmického dalekohledu (NASA/ESA) k detailnímu studiu mladých hvězdokup NGC 3603 a RMC 136a. NGC 3603 je kosmická továrna na hvězdy vzdálená 22 000 světelných let, kde se z oblaků plynu a prachu zběsile rodí nové stálice (eso1005). Mladá hvězdokupa RMC 136a (někdy označovaná též jako R 136) je tvořena hmotnými horkými hvězdami a nachází se ve středu mlhoviny Tarantula vzdálené 165 000 světelných let. Mlhovina je součástí Velkého Magellanova oblaku, blízké sousední galaxie (eso0613).
Týmu se ve hvězdokupách podařilo nalézt několik hvězd s povrchovými teplotami přes 40 000 stupňů, tedy sedmkrát žhavějších než povrch Slunce, milionkrát jasnějších a o velikosti více jak desetkrát převyšující průměr Slunce. Při srovnání těchto pozorování s modely se zdá, že alespoň některé z těchto hvězd se musely zrodit s hmotností více jak 150krát převyšující hmotnost Slunce. Stálice označovaná jako R136a1 je pravděpodobně nejhmotnější dosud pozorovanou hvězdou. Při současné hmotnosti 265 Sluncí musela mít ‘porodní váhu’ alespoň 320 Sluncí.
V hvězdokupě NGC 3603 mohli astronomové přímo změřit hmotnost stálic vázaných v dvojhvězdném systému a ověřit tak platnost svých modelů [1]. Podle těchto měření musela mít hlavní složka hvojhvězdy, označované jako A1, v době vzniku hmotnost velmi blízkou 150 hmotnostem Slunce.
Velmi hmotné hvězdy mají tak vysokou svítivost, že u nich dochází k mohutnému odtoku materiálu. “Hvězdy se rodí o něco těžší a s postupujícím věkem ‘ztrácejí na váze‘,” říká Crowther. “Ta nejhmotnější, R136a1, je při stáří něco přes milion let již ve ‘středním věku’. Během svého života prošla intenzivní odtučňovací kůrou, při které ‘shodila’ pětinu své původní hmotnosti, což představuje ‘zhubnutí’ o 50 hmotností Slunce.”
„Pokud bychom ve Sluneční soustavě nahradili Slunce hvězdou R136a1, obrovská hmotnost hvězdy by zkrátila délku pozemského roku na tři týdny a Země by byla vystavena extrémnímu ultrafialovému záření, které by z ní učinilo neobyvatelnou planetu,” říká Raphael Hirschi, členka týmu z University v Keelu. V porovnání se Sluncem by je na obloze přezářila stejně, jako Slunce přezařuje Měsíc.
Tyto superhmotné hvězdy se však vyskytují velmi zřídka, a to pouze uvnitř těch nejhustějších hvězdokup. K rozlišení jednotlivých hvězd tak bylo potřeba využít mimořádnou rozlišovací schopnost infračervených přístrojů dalekohledu VLT.
V rámci práce tým odhadl maximální možnou hmotnost hvězd v hvězdokupách a stanovil relativní počet těch nejhmotnějších. “Nejmenší hvězdy mají hmotnost asi osmdesát Jupiterů, méně hmotné objekty již označujeme jako ‘hnědé trpaslíky’, jakési nepodařené hvězdy,” říká člen týmu Olivier Schnurr z Astrofyzikálního institutu v Potsdami. “Naše pozorování podporují původní závěry, že existuje též horní limit hmotnosti hvězd. Z nových údajů však plyne, že je to asi 300 hmotností Slunce, tedy dvakrát více, než se doposud předpokládalo.”
V hvězdokupě R136 se nacházejí pouze 4 hvězdy s počáteční hmotností vyšší než 150 Sluncí. V současnosti vydávají téměř polovinu energie i hvězdného větru, emitovaného v rámci hvězdokupy, která celkem obsahuje asi 100 000 hvězd. Sama R136a1 ozařuje své okolí padesátkrát více ve srovnání s celou hvězdokupou uvnitř Mlhoviny v Orionu.
Formování takto hmotných hvězd je stále záhadou, především kvůli krátké době jejich života a mohutnému hvězdnému větru. Identifikace tak extrémních případů jako je R136a1, klade nové otázky teoretikům. “Buď se tyto hvězdy tak velké již zrodily a nebo došlo ke spojení dvojice menších hvězd,” vysvětluje Crowther.
Hvězdy 8krát až 150krát hmotnější než Slunce končí svůj krátký život jako supernovy a zanechávají po sobě exotické pozůstatky – buď neutronové hvězdy nebo černé díry. Potvrzení existence hvězd o hmotnosti 150 až 300 Sluncí zvyšuje pravděpodobnost výskytu výjimečně jasného typu supernovy, známého jako ‘pair-instability supernovae’ (supernovy s párovou nestabilitou). Při tomto procesu dochází k rozmetání celé hvězdy a netvoří se žádný kompaktní pozůstatek. Až desítky hmotností Slunce z původního materiálu hvězdy jsou přeměněny na železo a uvolněny do okolního prostředí. V posledních letech bylo identifikováno hned několik kandidátů na supernovu s párovou nestabilitou.
R136a1 není jen nejhmotnější, je také nejzářivější známou hvězdou. Uvolňuje až 10 milionkrát více energie než Slunce. “Vzhledem k výjimečnému výskytu takových ‘hvězdných monster’ si myslím, že překonání tohoto rekordu v nějaké dohledné době je nepravděpodobné,” uzavírá Crowther.
Poznámky
[1] hvězda A1 v hvězdokupě NGC 3606 je dvojhvězdný systém s periodou oběhu 3,77 dne. Jednotlivé hvězdy mají v současnosti hmotnost 120 a 92 hmotností Slunce, musely se však zrodit s hmotností 148 Sluncí, respektive 106 Sluncí.
Další informace
Práce je prezentována v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v článku pod názvem “The R136 star cluster hosts several stars whose individual masses greatly exceed the accepted 150 Msun stellar mass limit”, autorů P. Crowther a kol.
