Hvězdný kanibalismus v pomalém tempu: Astronomové přistihli hvězdu, která si pochutnává na hnědém trpaslíkovi

Většina planetárních těles obíhá své hvězdy po stabilních, oddělených drahách. Pokud se však planeta dostane příliš blízko své mateřské hvězdě, může ji hvězda nakonec pohltit. Astronomové už pozorovali jak planety, které své hvězdy obíhají stabilně, tak i případy jejich rychlého pohlcení. Nyní poprvé objevili systém, který se nachází mezi těmito dvěma extrémy.

Systém označený ZTF J0440+2325 leží v Mléčné dráze přibližně 300 světelných let od Země. Tvoří ho nízkohmotná hvězda a hnědý trpaslík, tedy těleso hmotnější než planeta, ale méně hmotné než hvězda.

Pozorování ukázalo, že hvězda svého průvodce nepolyká naráz, ale pomalu a průběžně z něj odebírá materiál. Podle odhadované rychlosti by tento proces mohl pokračovat stovky tisíc, nebo dokonce miliardy let.

Záhadný trojúhelník

Systém byl nejprve zachycen pomocí Zwicky Transient Facility (ZTF), která sleduje rychlé změny jasnosti oblohy. Před několika lety si Kevin Burdge při procházení dat dalekohledu všiml neobvyklé světelné křivky. Namísto typického postupného rozjasnění a následného slábnutí připomínala trojúhelník – a tento vzorec se opakoval.

Burdge a jeho kolegové tehdy studovali jiný typ systému, takzvanou „černou vdovu“, v němž extrémně hustá rotující neutronová hvězda postupně spotřebovává mnohem menšího průvodce. Trojúhelníkový signál ale tomuto vysvětlení neodpovídal. U podobných systémů je patrné výrazné kolísání způsobené obíháním velmi lehkého tělesa kolem mnohem hmotnějšího objektu. U ZTF J0440+2325 však takové výrazné kývání chybělo.

Astronomové proto uvažovali, zda nejde o dvojici objektů s podobně nízkou hmotností. V takovém systému by mohly objekty obíhat jeden kolem druhého bez výrazného vzájemného „škubání“. Záhada však zůstala několik let nevyřešená.

Nebezpečná blízkost

Burdge a jeho kolega Aaron Householder se k podivnému signálu později vrátili a pomocí několika teleskopů podrobněji prozkoumali jeho zdroj. Ukázalo se, že ZTF J0440+2325 tvoří nízkohmotná hvězda a hnědý trpaslík, který ji obíhá. Podrobnosti vědci popisují ve studii, která v těchto dnech vyšla ve vědeckém časopise Nature Astronomy.

Obě tělesa od sebe dělí mimořádně krátká vzdálenost, přibližně 590 000 kilometrů. Hnědý trpaslík přitom dokončí jeden oběh za pouhých 87 minut. Samotná hvězda má přibližně 85 hmotností Jupiteru, zatímco hnědý trpaslík asi 25 hmotností Jupiteru.

Takto těsná dvojice vědce přivedla k otázce, zda hvězda nemůže z hnědého trpaslíka postupně získávat materiál. Tento proces, známý jako akrece, je běžně spojován s velmi hmotnými, ale rozměrově malými objekty, například černými dírami a neutronovými hvězdami. V tomto případě však materiál nepřipadá na malý kompaktní objekt, ale přímo na povrch hvězdy.

Simulace pohybu částic materiálu podle fyzikálních zákonů ukázaly, že částice skutečně dopadají přímo na povrch hvězdy. Podle autorů jde o první zachycený případ, kdy nízkohmotná hvězda aktivně „odsává“ materiál z jiného nízkohmotného objektu.

Pomalé hvězdné hodování

Hnědý trpaslík podle výpočtů předává hvězdě přibližně jednu stotisícinu hmotnosti Země ročně. Jde přibližně o množství materiálu odpovídající nákladu 40 milionů nákladních automobilů.

Přestože jde na první pohled o obrovské množství, představuje jen velmi malou část celkové hmotnosti hnědého trpaslíka. Výzkumníci proto odhadují, že proces probíhá velmi pomalu a stabilně a hvězda by mohla svého průvodce takto „uždibovat“ miliardy let.

Materiál přitom podle jejich představy vytváří nepřetržitý proud mezi hnědým trpaslíkem a hvězdou. Právě tento proces podle vědců vysvětluje také původ podivné trojúhelníkové světelné křivky.

Při oběhu hnědého trpaslíka kolem hvězdy se do zorného pole postupně dostává a zase mizí místo, kam materiál dopadá. Vrchol trojúhelníkového signálu nastává ve chvíli, kdy astronomové hledí přímo na tento zářící bod.

Vyřešení záhady trojúhelníkové světelné křivky nyní vědce vede k hledání dalších podobných systémů. Doufají, že objeví více případů tohoto pomalého způsobu interakce mezi hvězdami, hnědými trpaslíky a jejich průvodci.