Jak vypadaly hvězdy, ze kterých pochází uhlík na Zemi?

Uhlík, ze kterého se skládá naše živá příroda, vznikal kdysi dávno ve vesmíru. Možná také ve hvězdě, která se podobala nedávno pozorovanému systému WR 140. (délka blogu 3 min.)

^{Obrázek: Systém WR 140. Prach, který vyvrhují hvězdy. Vpravo porovnání rozpínání prachových prstenců po jednom roce. Zdroj: NASA, STSCI, licence CC0, https://stsci-opo.org/STScI-01JFGAKG1DSKTAJ2EKCDE6XBN9.jpg}

Na horním obrázku vidíte systém WR 140. Snímky vlevo a uprostřed odpovídají dvěma pozorováním - jednou v červenci 2022 (obrázek vlevo) a jednou v září 2023 (uprostřed). Oba ukazují jasně bílý svítící bod obklopený 17 pravidelně rozmístěnými prachovými slupkami, které hvězdy obklopují. Na třetím obrázku vidíte porovnání stavu prachových slupek ve stejné oblasti během zmiňované doby. Prach se od hvězdy zjevně vzdaluje.

Wolf-Rayetovy hvězdy

Tyto velmi hmotné hvězdy se často nacházejí ve dvojhvězdných systémech. Jsou známé mimo jiné tím, že jsou významnými producenty uhlíkového prachu.

Nedávná studie, publikovaná v The Astrophysical Journal Letters (v lednu 2025), se zabývala jedním z takových systémů - WR 140. Astronomové přitom využili možností, které má vesmírný teleskop Jamese Webba (JWST).

Wolf-Rayetovy hvězdy jsou v každém ohledu extrémní. Jejich hmotnosti se pohybují v desetinásobcích hmotnosti Slunce. Teoreticky mohou dosáhnout i 60 násobku jeho hmotnosti. Povrchová teplota se pohybuje mezi 30 000 a 120 000 K a je tedy vyšší než u téměř všech ostatních hvězd.

WR 140

WR 140 je dvojhvězda. Skládá se z hvězdy typu Wolf-Rayet a společníka spektrální třídy O. Tyto dvě hvězdy obíhají kolem sebe po silně excentrické dráze (s excentricitou 0,8993 ± 0,0013). Jeden oběh jim trvá 7,93 roku.

Obě hvězdy krouží kolem společného těžiště. Vyvinuly se kolem nich zajímavé struktury skládající se z prachu - tak trochu připomínající slupky cibule.

Většina prachu je přitom vytvářena během krátkého období v blízkosti periapsidy (nejbližšího bodu oběhu), kdy se horký a poměrně hustý hvězdný vítr z WR hvězdy setkává se slabším vodíkovým větrem menší hvězdy. Tato kolize vytváří podmínky, které jsou ideální pro kondenzaci uhlíkového materiálu do prachových částic.

Systém WR 140 je zajímavý mimo jiné také tím, že další nové prachové obaly vznikají poměrně rychle - v průběhu několika roků. To umožňuje vědcům sledovat dokonce i jejich pohyb.

Pozorování pomocí JWST

Bylo zjištěno, že prachové slupky kolem WR 140 se pohybují průměrnou rychlostí 2714 ± 188 km/s. Tato rychlost je u všech pozorovaných slupek stejná. Vědci také zjistili, že prachové obaly nejsou homogenní, ale obsahují také chuchvalcovité struktury.

Z toho se dá odvodit, že se v oblasti, kde dochází ke kolizi obou hvězdných větrů, tvoří turbulence.

Zatímco předchozí pozorování pomocí pozemských teleskopů dokázala rozlišit pouze jeden nebo dva jasné obaly poblíž obou hvězd, umožnil nyní JWST zachytit slabší a vnější slupky.

Nyní mohou vědci sledovat vývoj celého systému v čase - viz horní obrázek, na kterém je jasně vidět, jak se slupky od hvězdy vzdalují.

Uhlíkový prach, který vzniká díky hvězdám typu WR, je značnou částí galaktického prachu, tvrdí vědci. Tento materiál se tedy logicky podílí i na formování planetárních systémů další generace hvězd. I z něj tedy kdysi vznikala Sluneční soustava. Uhlík, který je základní součástí naší biosféry, tedy kdysi přišel na svět v podobných hvězdách, jejichž okolí možná ze všeho nejvíc připomínalo… slupky cibule.

Další výzkum

Budoucí studie by se měly zaměřit na analýzu pohybu prachových zrn v obalech kolem systému WR 140 a na pozorování s vyšším prostorovým rozlišením - tedy na pozorování chuchvalců materiálu. Můžeme se těšit na nové napínavé objevy.

^{Zdroj: Odkaz}