Hvězda dvou tváří

Vědci objevili ve vesmíru zvláštní hvězdu. Její atmosféra není jednolitá - právě naopak. Na protilehlých polokoulích má dva různé druhy atmosféry. (délka blogu 4 min.) 

Bílý trpaslík

Bílí trpaslíci patří k jednomu z nejrozšířenějších druhů hvězd. Jsou to extrémně husté zbytky, které zůstanou na místě bývalé hvězdy poté, co prošla svým aktivním životem a skončila svůj vývoj. 

Když hvězdy podobné našemu Slunci stárnou, mění se jejich zdroj energie - místo vodíku mohou spalovat například helium nebo jiné těžší prvky. Přitom se mění také jejich vzhled - zvětšují svůj objem a stávají se rudými obry. Nakonec svou vnější atmosféru odvrhnou a zbyde jen jejich husté jádro. Hmotnost běžného bílého trpaslíka je následně srovnatelná s hmotností Slunce - navíc stlačeného do velikosti planety Země. 

Takový objekt na své okolí působí gravitací, odpovídající hmotě Slunce nikoliv Země. Vládne tu tak silné gravitační pole, že zřetelně ovlivňuje nejen okolí hvězdy, ale také její vlastní atmosféru. Pokud by se v ní měly nacházet prvky těžší než vodík a helium, musí poměrně rychle klesat do nitra hvězdy. To má za následek, že se ve vesmíru pozorují bílí trpaslíci s prakticky jen vodíkovou nebo heliovou atmosférou. 

Přitom mají velice mladí bílí trpaslíci horkou a převážně vodíkovou atmosféru, zatímco starší a vychladlé bílé trpasličí hvězdy, jejichž povrch už má méně než 30 000 stupňů Kelvina, mohou mít v atmosféře i helium. 

Astronomové nedávno objevili bílého trpaslíka, který vykazuje zajímavou odlišnost - na opačných polokoulích vykazuje různé chemické složení. Na jedné z nich dominuje vodík a na druhé helium. 

ZTF J203349.8+322901.1

Hvězda, která dostala název ZTF J203349.8+322901.1 může být jedním z nejexotičtějších objektů podobného charakteru. Vědci znají ještě jednu podobnou hvězdu, její atmosféra ale nevykazuje tak velké rozdíly. 

Zmiňovaný exotický bílý trpaslík se nachází ve vzdálenosti přibližně 130 světelných roků. Je starý zhruba 100 milionů roků, má 1,35 hmotnosti Slunce a poloměr 2140 km.

Našemu hrdinovi mimochodem začali vědci přezdívat Janus - podle římského boha se dvěma tvářemi. Objevil ho Zwicky Transient Facility (ZTF), teleskop, který pracuje na observatoři Caltech's Palomar nedaleko San Diega.

Když vědci u zkoumané hvězdy registrovali rychlé změny jasnosti, zkoumali ji dále pomocí přístroje CHIMERA v Palomaru a HiPERCAM na Gran Telescopio Canarias na španělských Kanárských ostrovech. Nakonec se ukázalo, že se exotická hvězda skutečně otáčí kolem své osy každých 15 minut.

Další průzkum se prováděl pomocí spektrometru na observatoří Keck na vrcholu Maunakea na Havaji. Ten už pak pomocí analýzy světla, které hvězda vysílá, odhalil její zvláštní chemické složení.  

Na jedné polokouli se nachází vodík bez příměsi helia, zatímco druhá polokoule je pokryta pouze heliem beze stop vodíku. Co způsobilo, že má bílý trpaslík tak charakteristické a odlišné polokoule?

Vědci mají několik různých teorií. Je možné, že hvězda prochází nějakou poměrně vzácnou fází svého vývoje. Mohlo by se jednat o přerod z převážně vodíkové vrchní atmosféry na atmosféru heliovou. Přechod možná probíhá poměrně rychle, proto se zatím nepozoroval u většího množství hvězd. 

Jiná teorie pojednává o různé schopnosti promíchávání materiálu hvězdy vlivem asymetrických magnetických polí.  Pokud je magnetické pole na jedné straně hvězdy silnější, pak by se na této straně mísilo méně materiálu z nitra hvězdy s materiálem atmosféry a bylo by tu na povrchu více vodíku.

Magnetická pole mohou vést k nižšímu tlaku plynu v atmosféře a to může umožnit vznik vodíkové atmosféry tam, kde jsou magnetická pole nejsilnější.

Absence vodíku by mohla také vzniknout v období, kdy se hvězda ochlazuje a ztrácí přitom převahu vodíku ve své atmosféře. Nevysvětluje to ale, proč změny probíhají jen na jedné z polokoulí. 

Vědci samozřejmě nevědí, která z teorií je správná - případně jestli nebude potřeba vytvořit nějakou novou teorii. Chtěli by nyní pomocí teleskopů nalézt pokud možno co nejvíce bílých trpaslíků s podobnými vlastnostmi, aby mohli zkoumat více jednotlivých příkladů. 

I oni se, stejně jako v jiných oblastech průzkumu vesmíru, těší na nový teleskop Very Rubin, který má začít pracovat v roce 2025 v Chile.