Na štúdii objasňujúcej jej vznik sa podieľal aj Michal Zajaček z Prírodovedeckej fakulty Masarykovej univerzity.
Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Tím vedcov pod vedením Floriana Peißkera z Univerzity v Kolíne nad Rýnom objasnil záhadné okolnosti vzniku veľmi mladej hviezdy v blízkosti masívnej čiernej diery v centre našej Mliečnej dráhy. Výnimočnosť tejto mladej hviezdy s názvom X3a spočíva v tom, že by podľa doterajších teórií o vzniku hviezd v skutočnosti nemala existovať tak blízko supermasívnej čiernej diery, označovanej aj ako Sgr A*. Na štúdii, ktorá objasňuje jej vznik, sa podieľal tiež Michal Zajaček z Prírodovedeckej fakulty Masarykovej univerzity. Publikovali ju v odbornom časopise Americkej astronomickej spoločnosti The Astrophysical Journal.
Spektrálne charakteristiky X3a naznačujú, že ide o najťažšiu a najmladšiu hviezdu, ktorú sa dosiaľ podarilo objaviť priamo v srdci Mliečnej dráhy.
Vzhľadom na vek mladší než čas, v rámci ktorého na svete existuje ľudstvo (z astrofyzického hľadiska ide o žmurknutie oka), musela X3a vzniknúť priamo v bezprostrednej blízkosti čiernej diery. Vedci si preto kládli otázku, ako je to možné, keď podmienky v okolí čiernej diery v centre našej Galaxie pôsobia skôr proti vzniku hviezd, ako je naše Slnko. „Vo všeobecnosti je okolie čiernej diery považované za veľmi nehostinnú oblasť, ktorá sa vyznačuje vysoko dynamickými procesmi a intenzívnym röntgenovým a ultrafialovým žiarením,“ uvádza jeden z autorov štúdie Michal Zajaček.
Oblasť v tvare prstenca spĺňa podmienky pre vznik hviezd
Vedci však dokázali, že vo vzdialenosti len niekoľkých svetelných rokov od čiernej diery sa nachádza oblasť, ktorá veľmi prekvapivo spĺňa podmienky pre vznik hviezd. Táto oblasť v tvare prstenca plynu a prachu je dostatočne chladná a chránená pred ničivým žiarením. Nízke teploty a vysoké hustoty zaisťujú prostredie, kde môžu vznikať mračná s hmotnosťou stoviek Sĺnk. Tieto oblaky sa potom vďaka vzájomným kolíziám veľmi rýchlo pohybujú smerom k čiernej diere, ktorej odoberajú moment hybnosti. Časové rozmedzie, v ktorom sa mračná približujú k Sgr A*, kolabujú a vytvárajú hviezdy, veľmi dobre zodpovedá veku X3a.
Mladá hviezda X3a v blízkosti masívnej čiernej diery v centre Mliečnej dráhy. Zdroj: Masarykova univerzita
Vedci tak vysvetľujú vznik X3a scenárom, keď sa vo vonkajšom prstenci plynu a prachu okolo stredu Galaxie mohol vytvoriť dostatočne hustý oblak chránený pred gravitačným vplyvom Sgr A* a intenzívnym žiarením. Oblak s hmotnosťou asi sto Sĺnk sa vplyvom vlastnej gravitácie zrútil a vytvoril jednu alebo viac protohviezd. Tento proces predstavoval zrod X3a. Pozorovania ukazujú, že týchto oblakov je mnoho a môžu navzájom interagovať. Je preto pravdepodobné, že čas od času niektorý „spadne“ smerom k čiernej diere. Hviezda X3a sa teda sformovala a vyvinula do takmer dospelej hviezdy práve počas pádu mraku.
„So svojou vysokou hmotnosťou, ktorá sa rovná približne desaťnásobku hmotnosti Slnka, je X3a obrom medzi hviezdami a títo obri sa veľmi rýchlo vyvíjajú a dospievajú. Mali sme šťastie, že sme túto masívnu hviezdu uzreli uprostred cirkumstelárnej hmloviny v tvare kométy práve v tomto zárodočnom štádiu. Následne sme potom identifikovali kľúčové znaky spojené s mladým vekom, ako je kompaktná cirkumstelárna obálka, ktorá okolo nej rotuje,“ spresnil Zajaček.
Vzhľadom na to, že podobné prachové a plynné prstence možno nájsť i v jadrách iných galaxií, môže popísaný mechanizmus fungovať aj v ostatných galaxiách. Mnohé preto môžu vo svojich jadrách hostiť veľmi malé hviezdy. „Detailné pozorovanie jadier cudzích galaxií však boli doteraz celkom mimo možností aj tých najmodernejších teleskopov. Plánované pozorovania pomocou vesmírneho infračerveného ďalekohľadu Jamesa Webba a veľkého ďalekohľadu v Chile preveria tento model vzniku hviezd nielen v našej Galaxii, ale aj v iných hviezdnych sústavách,“ dodáva Vladimír Karas z Astronomického ústavu AV ČR v Prahe.
Desaťkrát väčšia a pätnásťkrát ťažšia
V porovnaní s naším Slnkom je X3a asi desaťkrát väčšia a pätnásťkrát ťažšia. V časových intervaloch kratších než 10 rokov vznikajú v okolí mladej hviezdy veľmi horúce chumáče plynu v dôsledku jej nadzvukovej interakcie s okolitým plynom. Tieto zhluky mohli byť potom kreované hviezdou X3a, čo prispelo k jej vysokej hmotnosti.
Výskyt veľmi mladých hviezd v tesnej blízkosti supermasívnej čiernej diery je známy ako paradox mladosti. Nech už bol proces vedúci k vzniku týchto mladých hviezd akýkoľvek, detekcia ich veľmi rýchleho pohybu umožnila určenie presnej hmotnosti Sgr A* a viedla k dôkazu, že v samotnom strede našej Galaxie sa skrýva temný, kompaktný objekt s hmotnosťou 4 miliónov Sĺnk. Uvedený úspech bol v roku 2020 dokonca ocenený Nobelovou cenou za fyziku.
Zdroje: TS Masarykovej univerzity v Brne
(af)
