Prach je všude ve vesmíru, ale všudypřítomné věci jsou věcí, o které astronomové vědí jen málo. Kosmický prach je také nepolapitelný, protože trvá jen asi 10 000 let, což je krátké období života hvězdy. 'Nejenže nevíme, co je to za látku, ale nevíme, kde se vyrábí nebo jak se dostává do vesmíru,' řekl Donald York, profesor na University of Chicago. Nyní však York a skupina spolupracovníků pozorovali systém dvou hvězd, HD 44179, který může vytvářet fontánu prachu. Objev má dalekosáhlé důsledky, protože prach je zásadní pro vědecké teorie o vzniku hvězd.
Dvojhvězdný systém se nachází v mlhovině plné plynu a prachu, která se nachází přibližně 2300 světelných let od Země, což astronomové nazývají Červený obdélník.
Jedna z dvojhvězd je post-asymptotická hvězda s obří větví (post-AGB), typ hvězdy, kterou astronomové považují za pravděpodobný zdroj prachu. Tyto hvězdy, na rozdíl od Slunce, již spálily veškerý vodík ve svých jádrech a zhroutily se a spálily nové palivo, helium.
Při přechodu mezi spalováním vodíku a helia, který probíhá v průběhu desítek tisíc let, tyto hvězdy ztrácejí vnější vrstvu své atmosféry. V této chladící vrstvě se může tvořit prach, jehož radiační tlak vycházející z nitra hvězdy vytlačuje prach pryč od hvězdy spolu se značným množstvím plynu.
Ve dvouhvězdných systémech se kolem druhé menší, pomaleji se vyvíjející hvězdy může vytvořit disk materiálu z post-AGB hvězdy. 'Když se v astronomii tvoří disky, často vytvářejí výtrysky, které vyfukují část materiálu z původního systému a distribuují materiál ve vesmíru,' vysvětlil York.
Umělecké ztvárnění možného vzhledu systému dvou hvězd v mlhovině Červený obdélník. Kredit: Steve Lane
'Pokud se oblak plynu a prachu zhroutí vlastní gravitací, okamžitě se zahřeje a začne se vypařovat,' řekl York. Něco, možná prach, musí mrak okamžitě ochladit, aby se zabránilo jeho opětovnému zahřátí.
Obří hvězda sedící v Červeném obdélníku patří mezi ty, které jsou příliš horké na to, aby umožnily kondenzaci prachu v jejich atmosférách. A přesto ho obklopuje obří prstenec prašného plynu.
Wittův tým provedl přibližně 15 hodin pozorování dvojhvězdy po dobu sedmi let pomocí 3,5metrového dalekohledu na observatoři Apache Point v Novém Mexiku. 'Naše pozorování ukázala, že je to s největší pravděpodobností gravitační nebo slapová interakce mezi naší obří hvězdou Red Rectangle a blízkou hvězdou podobnou Slunci, která způsobuje, že materiál opouští obálku obra,' řekl spolupracovník Adolph Witt z University of Toledo.
Část tohoto materiálu skončí v disku hromadícího se prachu, který obklopuje tuto menší doprovodnou hvězdu. Postupně, po dobu přibližně 500 let, se materiál spirálovitě mění v menší hvězdu.
Těsně předtím, než k tomu dojde, menší hvězda vyvrhne malý zlomek nahromaděné hmoty v opačných směrech prostřednictvím dvou plynných výtrysků, nazývaných „bipolární výtrysky“.
Další množství hmoty vytažené z obálky obra končí v disku, který obchází obě hvězdy, kde se ochlazuje. 'Těžké prvky jako železo, nikl, křemík, vápník a uhlík, jakmile opustí systém, kondenzují do pevných zrn, která vidíme jako mezihvězdný prach,' vysvětlil Witt.
Produkce kosmického prachu unikla teleskopické detekci, protože trvá jen asi 10 000 let – krátké období života hvězdy. Astronomové pozorovali další objekty podobné Červenému obdélníku v sousedství Země kolem Mléčné dráhy. To naznačuje, že proces, který Wittův tým pozoroval, je při pozorování po celou dobu existence galaxie zcela běžný.
'Procesy velmi podobné tomu, co pozorujeme v mlhovině Červený obdélník, se od vzniku Mléčné dráhy odehrály možná stovky milionůkrát,' řekl Witt, který se kvůli studii spojil s dlouholetými přáteli v Chicagu.
Tým se rozhodl dosáhnout relativně skromného cíle: najít zdroj ultrafialového záření v Červeném obdélníku. Červený obdélník zobrazuje několik jevů, které vyžadují jako zdroj energie vzdálené ultrafialové záření. 'Problém je v tom, že velmi zářivá centrální hvězda v Červeném obdélníku není dostatečně horká, aby produkovala požadované UV záření,' řekl Witt, takže se ji se svými kolegy vydal hledat.
Ukázalo se, že zdrojem UV záření není ani jedna hvězda ve dvojhvězdném systému, ale horká vnitřní oblast disku vířící kolem sekundáru, která dosahuje teploty kolem 20 000 stupňů. Jejich pozorování, řekl Witt, „byla mnohem produktivnější, než jsme si dokázali představit v našich nejdivočejších snech.“
Zdroj: University of Chicago