Proučavanje svjetlosti koja dopire sa zvijezda astronomima obično otkriva njihovu temperaturu, sastav, starost i evolucijsku fazu. To su temelji astrofizike na koje smo se oslanjali desetljećima. No, što se događa kada zvijezda priča dvije potpuno različite priče istovremeno? Upravo to se dogodilo s crvenim divom koji orbitira oko neaktivne crne rupe u sustavu nazvanom Gaia BH2. Ova zvijezda, prema svim dosadašnjim pravilima, ne bi trebala postojati u obliku u kojem je promatramo, a njezino otkriće prisiljava znanstvenike na ponovno pisanje udžbenika o evoluciji svemira, piše Science Alert.
Ovaj nebeski objekt ponaša se poput kozmičkog lažljivca. Njegov kemijski sastav sugerira da je riječ o drevnoj zvijezdi, staroj gotovo koliko i sam svemir, dok njezine unutarnje vibracije vrište da je tek u "cvijetu mladosti".
Zvijezda koja laže o svojim godinama
Glavni akter ove svemirske drame je crveni div, umiruća zvijezda slična Suncu po masi, ali koja se u svojoj samrtnoj agoniji napuhnula do golemih dimenzija. Ona kruži oko Gaia BH2, takozvane "uspavane" crne rupe koja ne guta aktivno materijal i stoga ne emitira rendgenske zrake, što ju čini izuzetno teškom za detekciju. Ovi sustavi nalaze se relativno blizu Zemlje – Gaia BH2 udaljena je 3800 svjetlosnih godina u zviježđu Centaur. Problem je nastao kada su znanstvenici analizirali sastav zvijezde. Ona je prepuna teških elemenata, poznatih kao alfa elementi (poput kisika, magnezija, silicija i kalcija). Takav kemijski potpis tipičan je za drevne zvijezde koje su nastale u ranim fazama svemira, prije otprilike 10 milijardi godina.
Međutim, tim astronoma sa Sveučilišta na Havajima iskoristio je NASA-in satelit TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) kako bi "oslušnuo" zvijezdu. Koristeći tehniku zvanu asteroseizmologija, mjerili su vibracije koje putuju kroz unutrašnjost zvijezde. Rezultati su bili šokantni – zvijezda je stara samo 5 milijardi godina.
- Mlade zvijezde bogate alfa elementima su prilično rijetke i zbunjujuće. Kombinacija mladosti i drevne kemije sugerira da ova zvijezda nije evoluirala u izolaciji - rekao je Daniel Hey, glavni autor studije objavljene u časopisu The Astrophysical Journal.
Pjesma crvenog diva
Asteroseizmologija funkcionira slično kao seizmologija na Zemlji. Baš kao što valovi potresa otkrivaju unutrašnju strukturu našeg planeta, "zvjezdani potresi" – oscilacije koje uzrokuju suptilno treperenje sjaja zvijezde – otkrivaju što se događa ispod njezine površine. Hey objašnjava da "pjesma" zvijezde može otkriti njezine najdublje tajne.
- Volim opisivati pulsacije zvijezda kao slične zvonu. Lako je vidjeti da mala, pravilna zvijezda na glavnom nizu zvoni visokim tonom i niskom amplitudom, poput malog zvona, dok veliki napuhani crveni div proizvodi dubok, glasan zvuk - pojasnio je Hey.
Upravo su te duboke vibracije otkrile da je zvijezda premlada da bi prirodno imala takav kemijski sastav. To je dovelo do zaključka da je zvijezda vjerojatno "ukrala" materijal.
Slučaj stelarnog kanibalizma
Još jedan trag koji ne odgovara slagalici je brzina rotacije. Većina crvenih divova rotira sporo, trebajući im oko 2000 dana za jedan okret. Međutim, promatranja sa Zemlje pokazala su da se ova zvijezda vrti svakih 398 dana – što je prebrzo za izoliranog crvenog diva te dobi. Zvijezde usporavaju kako stare jer gube kutni moment, pa je nešto moralo "zavrtjeti" ovu zvijezdu.
Najvjerojatnije objašnjenje je nasilna prošlost dostojna grčkih tragedija. Znanstvenici vjeruju da je ova zvijezda ili progutala drugu zvijezdu ili apsorbirala ogromne količine plina i prašine kada se njezin prijašnji pratitelj urušio i formirao crnu rupu. Bilo koji od tih scenarija – spajanje ili masivna apsorpcija – ubrizgao bi dodatnu masu i energiju, objašnjavajući neobičnu kemiju i brzu rotaciju.
- Zvijezda se morala zavrtjeti kroz plimne interakcije sa svojim pratiteljem, što dodatno podupire ideju da ovaj sustav ima složenu povijest - objasnio je Joel Ong, član istraživačkog tima.
Ova otkrića sugeriraju da tihi sustavi crnih rupa, koji se skrivaju diljem naše galaksije, možda čuvaju dokaze o zvjezdanim sudarima koje bi aktivnije crne rupe davno izbrisale.
Nova klasa 'ogoljenih' zvijezda
Ovo nije jedini slučaj u kojem svemir prkosi našim modelima. Nedavno su znanstvenici potvrdili postojanje nove podklase eksplodirajućih zvijezda, ili supernova, koje su doslovno ogoljene do kosti. Otkriće supernove nazvane SN 2021yfj, napravljeno pomoću podataka s W. M. Keck Observatory pruža izravan dokaz da masivne zvijezde imaju slojevitu strukturu poput luka. Kada masivne zvijezde eksplodiraju, astrofizičari obično pronalaze jake potpise lakih elemenata poput vodika i helija.
No, ova supernova pokazala je zapanjujuće drugačiji kemijski potpis s puno silicija, sumpora i argona. To sugerira da je zvijezda nekako izgubila svoje vanjske slojeve neposredno prije eksplozije, izlažući unutarnje slojeve.
- Ovaj događaj doslovno ne izgleda ni kao što je itko ikada prije vidio. Ova zvijezda nam govori da su naše ideje i teorije o tome kako zvijezde evoluiraju preuske - izjavio je Adam Miller, docent fizike i astronomije na Northwesternu.
Znanstvenici vjeruju da je zvijezda doživjela toliko nasilne nestabilnosti da je odbacila svoje vanjske slojeve, ili ju je možda "očistio" pratitelj, slično kao u slučaju Gaia BH2.
Misteriozni objekt koji 'kuca' svakih 44 minuta
Da svemir postaje sve čudnije mjesto potvrđuje i otkriće objekta ASKAP J1832−0911. Koristeći NASA-in Chandra X-ray Observatory tim astronoma pronašao je zvijezdu koja se ponaša kao nijedna druga. Ovaj objekt redovito mijenja intenzitet u radio valovima i rendgenskim zrakama svakih 44 minute. To je tisućama puta sporije od pulsara, koji su brzorotirajuće neutronske zvijezde. Znanstvenici su zbunjeni jer trenutni modeli ne mogu u potpunosti objasniti ovakvo ponašanje.
Objekt se nalazi unutar ostataka supernove, ali se čini da s njom nije povezan. Neki teoretiziraju da bi to mogao biti magnetar – neutronska zvijezda s ekstremno jakim magnetskim poljem – ali star preko pola milijuna godina, što opet ne odgovara intenzitetu emisija. Druga opcija je bijeli patuljak s najjačim magnetskim poljem ikad zabilježenim u našoj galaksiji.
Sva ova otkrića – od kanibalističkog crvenog diva do ogoljene supernove i misterioznog "sata" u svemiru – ukazuju na to da je naše razumijevanje životnog ciklusa zvijezda tek na početku. Iako udžbenici nisu nužno pogrešni, priroda nam jasno pokazuje da su nepotpuni i da postoje egzotični putevi evolucije koje tek trebamo shvatiti. Buduća promatranja satelitom TESS i podaci misije Gaia zasigurno će otkriti još ovakvih anomalija koje se skrivaju u našem kozmičkom dvorištu.