NASA objevuje ‚zpívající‘ rudého obra ve dvojhvězdě s černou dírou
Vědci z NASA využili Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) k tomu, aby naslouchali kosmickému zpěvu, který rudý obr posílá svému černému družici. Tento zpěv, spojený se studiem hvězdných otřesů, odhalil bouřlivou historii tohoto rudého obra a naznačil, že se kdysi srazil a spojil s jinou hvězdou.
Rychle se otáčející rudý obr, který je fází hvězd podobných Slunci, do které vstupují poté, co vyčerpají svůj jaderný palivo, se nachází v binárním systému Gaia BH2. Tento systém, vzdálený přibližně 3 800 světelných let v souhvězdí Centauru, objevil evropský satelit pro mapování hvězd Gaia v roce 2023.
Tým astronomů použil TESS k pozorování hvězdných otřesů, které vlnily rudým obrem systému Gaia BH2. Stejně jako se seismické vlny používají k prozkoumání vnitřní struktury Země, mohou astrofyzičtí vědci použít hvězdné otřesy k vyšetření nitra hvězd, až po jejich jádra.
„Stejně jako se seismologové používají zemětřesení k prozkoumání vnitřní struktury Země, můžeme také využít hvězdné oscilace k pochopení toho, co se děje uvnitř vzdálených hvězd,“ řekl vedoucí týmu Daniel Hey, vědec z Institutu astronomie na Havajské univerzitě. „Tyto vibrace nám řekly něco neočekávaného o historii této hvězdy.“
Rudý obr je mladší, než vypadá
Hey a jeho kolegové byli překvapeni, když se blíže podívali na složení této rudé hvězdy a zjistili, že obsahuje těžké prvky, tedy je „bohatá na alfa částice“. To je něco, co je běžné u starších hvězd. Přesto hvězdné otřesy pozorované pomocí TESS naznačují, že hvězda je pouze 5 miliard let stará.
Pro srovnání, naše Slunce, které je staré 4,6 miliardy let, dosáhne své fáze rudého obra, až vyčerpá vodík ve svém jádru za přibližně 5 miliard let.
„Mladé, alfa-bohaté hvězdy jsou docela vzácné a záhadné,“ pokračoval Hey. „Kombinace mladosti a staré chemie naznačuje, že tato hvězda se nevyvíjela v izolaci. Pravděpodobně získala dodatečnou hmotnost od společníka, buď prostřednictvím sloučení, nebo absorpcí materiálu, když se černá díra vytvořila.“
Dalším problémem ohledně tohoto rudého obra je jeho rotace. Při pozorování rudého obra pomocí pozemských přístrojů vědci zjistili, že se otáčí jednou za 398 pozemských dnů, což je mnohem rychlejší, než jak se obvykle izolované rudé obry podobného stáří otáčejí. Tato rychlá rotace naznačuje, že se mohla v minulosti sloučit s jinou hvězdou nebo že nějak interagovala s masivní hvězdou, která zanikla a stala se jejím černým druhem.
„Pokud je tato rotace skutečná, nemůže být vysvětlena pouze počátečním spinem hvězdy,“ řekl člen týmu Joel Ong, NASA Hubble Fellow na IfA. „Hvězda musela být roztočena prostřednictvím přílivových interakcí se svým společníkem, což dále podporuje myšlenku, že tento systém má složitou historii.“
Tým také vyšetřoval další černou díru objevenou Gaia, označenou jako Gaia BH3, která se nachází pouze 2 000 světelných let od Země. Gaia BH3 má společníka, který může být ještě podivnější než rudý obr Gaia BH2.
Tato hvězda má nízký obsah prvků těžších než vodík a helium, což astronomové nazývají „kovy“. Obvykle hvězdy chudé na kovy vykazují jasné oscilace, avšak tyto jsou u metalově chudé hvězdy Gaia BH3 nepřítomny.
Stellar motion obou systémů Gaia BH2 a Gaia BH3 by mohl odhalit více o binárních systémech s černými dírami, které aktivně nekrmí své hvězdné společníky. Tým bude i nadále pozorovat Gaia BH2 a doufá, že zachytí lepší pohled na jeho hvězdné otřesy, což by mohlo pomoci potvrdit minulou sloučeninu s jinou hvězdou.
Výzkum týmu byl publikován 13. listopadu v Astronomickém časopise.
