Gwiazdy, które miały się wypalić dawno temu
Większość masywnych gwiazd znajduje się stosunkowo blisko regionów, w których się urodziły. Część z nich czai się jednak w dziwnych kieszeniach Drogi Mlecznej, daleko od galaktycznego dysku, w którym zachodzi proces formowania się gwiazd. Mowa odległości na tyle dużej, że czas podróży, jaki byłyby potrzebny im, aby się tam dostać, znacznie przekracza żywotność wielu z nich.
„Astronomowie znajdują masywne gwiazdy daleko od miejsc ich narodzin – tak daleko, że dotarcie tam zajęłoby więcej czasu niż trwa życie gwiazdy.”, powiedział astronom Douglas Gies z Uniwersytetu Stanowego Georgii. „To, jak mogło do tego dość, jest przedmiotem aktywnej debaty wśród naukowców.”
Teraz najnowsze badania zdają się w końcu wyjaśniać tajemnicę gwiazd, które już dawno nie powinny istnieć. Ich tematem była jedna z takich gwiazd – HD 93521 – gwiazda typu O, czyli należąca do najmasywniejszych gwiazd ciągu głównego.
Klucz do zagadki
HD 93521 znajduje się jakieś 3600 lat świetlnych do dysku galaktycznego, w mało gęstym regionie znanym jako halo galaktyczne. 3600 lat świetlnych to spory dystans. Gies i jego zespół chcieli się dowiedzieć, w jaki sposób HD 93521 mogła go pokonać i czy istnieje cokolwiek, co tłumaczyłoby jej niecodziennie długi żywot.
W ramach swoich badań astronomowie wykorzystali danę zebrane przez sondę Gaia należącą do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Gaia od lat przyczynia się do powstawania coraz to dokładniejszych, trójwymiarowych map Drogi Mlecznej, uwzględniających prędkości i ruchy gwiazd. Uczeni przeanalizowali także widmo HD 93521, aby jak najdokładniej określić jej masę, wiek i tempo rotacji.
Dane z sondy Gaia ujawniły, że HD 93521 znajduje się około 4063 lata świetlne od Ziemi i wspomniane 3600 lat świetlnych od dysku galaktycznego. Zespół obliczył również, że jest ona blisko 17-razy masywniejsza niż Słońce, a jej średnia temperatura wynosi jakieś 30 tysięcy Kelwinów. Przy takiej masie i temperaturze gwiazda powinna mieć około 5 milionów lat (margines błędu wynosi około 2 miliony lat). Jej maksymalna żywotność wynosi 8,3 miliona lat. Tymczasem, jej migracja z miejsca narodzin w dysku galaktycznym do jej obecnej lokacji powinna była zająć… 39 milionów lat.
Zatem, jakim cudem HF 93521 dostała się do swojej obecnej lokalizacji w mniej niż 5 milionów lat? Sama gwiazda może być kluczem do rozwiązania tej zagadki, a dokładniej mówiąc – tempo jej rotacji. Nasze Słońce obraca się z prędkością niecałych 2 kilometrów na sekundę, zaś HD 93521 obraca się znacznie, znacznie szybciej – z prędkością 435 kilometrów na sekundę. Coś musiało na jej tempo rotacji wpłynąć.
Rezultat kosmicznej fuzji
Istnieje kilka mechanizmów, które potrafią doprowadzić do zwiększenia się prędkości obrotowej gwiazdy. Jeden z najsilniejszych efektów wywołałoby połączenie się dwóch gwiazd. Nowa gwiazda nie tylko obracałaby się znacznie szybciej niż dwie wcześniejsze gwiazdy razem wzięte, ale także przemieszczałaby się znacznie szybciej. Astronomowie uważają, że HD 93521 jest efektem właśnie fuzji dwóch gwiazd.
HD 93521 prawdopodobnie zaczęła swój żywot jako jedna z gwiazd układu podwójnego – gwiazda o średniej masie. Z czasem gwiazdy układu się jednak połączyły, tworząc to, co możemy podziwiać dzisiaj. Jako że były one gwiazdami o średniej masie, te miałyby wystarczająco czasu, by przetrwać podróż do galaktycznego halo. Po połączeniu wszystkich kropek naukowcy doszli więc do wniosku, że do ich fuzji musiało dojść blisko kresu ich podróży do obecnej lokalizacji.
Anatomia Drogi Mlecznej. | Źródło: NASA/JPL-Caltech; ESA/ATG medialab
Co ciekawe, astronomowie znaleźli już nawet układ podwójny, który zdaje się potwierdzać ich odkrycie. Układ ten składa się z dwóch gwiazd typu B (gwiazd niewiele mniejszych niż gwiazdy typu O), z których jedna jest masywniejsza od drugiej. Wydaje się, że większa z gwiazd żyje zbyt długo, jak na swoją masę, co pokazuje pokonany przez nią dystans. Naukowcy wyjaśniają jednak, że ten układ podwójny jest bardzo ciasny, a mniejsza gwiazda już zaczęła przenosić swoją materię na tę większą. Zatem, większa gwiazda swego czasu była znacznie mniejsza, a więc i jej przewidywany żywot był znacznie dłuższy.
Źródło: Uniwersytet Stanowy Georgii, fot. tyt. ESA/Hubble & NASA, J. C. Tan (Chalmers University & University of Virginia), R. Fedriani (Chalmers University); Judy Schmidt