Naizgled obična zvijezda, udaljena 130 svjetlosnih godina, razotkrila je neobičnu tajnu: njezina atmosfera sadrži tragove ugljika koji ne bi smjeli biti tamo. Umjesto da se radi o ostatku jedne masivne zvijezde, nova analiza pokazuje da je riječ o proizvodu rijetkog zvjezdanog sudara. Otkriven je najraniji poznati trag spajanja dviju zvijezda, i to zahvaljujući ultraljubičastim podacima sa svemirskog teleskopa Hubble.
Bijeli patuljci su guste jezgre koje ostaju nakon što zvijezda završi svoj životni ciklus i odbaci vanjske slojeve. Iako su promjerom slični Zemlji, njihova masa obično iznosi oko pola Sunčeve. No objekt WD 0525+526, koji su analizirali astronomi sa Sveučilišta u Warwicku, znatno odstupa od prosjeka. Njegova masa nadmašuje Sunčevu za oko 20 posto, što ga svrstava među rijetke i slabo shvaćene ultra-masivne bijele patuljke.
Takvi objekti mogu nastati iz kolapsa osobito velikih zvijezda. No tim znanstvenika predvođen dr. Snehalatom Sahu otkrio je nešto drugo: u atmosferi WD 0525+526 pronađene su slabe, ali jasni ultraljubičasti potpisi ugljika, elementi koji bi inače trebali ostati skriveni duboko ispod površine.
Ugljik koji nije trebao postojati
“Na optičkim valnim duljinama WD 0525+526 izgleda kao masivan, ali sasvim uobičajen bijeli patuljak,” kaže dr. Snehalata Sahu. “No u ultraljubičastom spektru, pomoću Hubblea, otkrili smo tragove ugljika koji se nikako ne vide klasičnim teleskopima.”
U standardnim bijelim patuljcima, gusti omotači vodika i helija sprječavaju elemente iz unutrašnjosti, poput ugljika, da izbiju na površinu. No kada dvije zvijezde se sudare i stope se, ti vanjski slojevi mogu izgorjeti gotovo u potpunosti, ostavljajući jezgru izloženu. Upravo to se, prema svemu sudeći, dogodilo u ovom slučaju.
Mjerenja su pokazala da su slojevi vodika i helija oko WD 0525+526 nevjerojatno tanki, čak deset milijardi puta tanji od onih kod tipičnih bijelih patuljaka. “Vjerojatno su uklonjeni tijekom samog procesa spajanja,” kaže suautor Antoine Bédard. “To je omogućilo da ugljik izbije na površinu, premda u vrlo malim količinama.”
Pritom je količina površinskog ugljika zapanjujuće niska, oko stotinu tisuća puta manja nego kod drugih poznatih ostataka zvjezdanih spajanja. U kombinaciji s površinskom temperaturom gotovo četiri puta višom od Sunčeve, ti podaci ukazuju na to da je WD 0525+526 uhvaćen u iznimno ranom stadiju razvoja nakon sudara.
Prvi dokaz semikonvekcije u bijelom patuljku
Preostalo je pitanje: kako ugljik uopće dospijeva na površinu ovako vruće zvijezde?
Kod većine bijelih patuljaka nastalih sudarom, ugljik se prenosi na površinu konvekcijom, mehanizmom koji zahtijeva znatno niže temperature. WD 0525+526 je još uvijek previše vruć da bi se konvekcija mogla razviti.
Zato su istraživači identificirali drugi proces: semikonvekciju, sporiji i suptilniji oblik miješanja slojeva unutar zvijezde. Do sada je bila tek teorijska pretpostavka, ali WD 0525+526 pruža prvi izravni dokaz njezina postojanja u bijelom patuljku. Upravo semikonvekcija omogućuje sićušnim količinama ugljika da polako prodru do površinske atmosfere bogate vodikom.
Hubble i dalje otkriva ono što Zemlja ne može vidjeti
“Ovako jasni dokazi o spajanjima pojedinačnih zvijezda iznimno su rijetki,” kaže prof. Boris Gänsicke, koji je za ovu studiju pribavio Hubbleove podatke. “Ali zahvaljujući ultraljubičastoj spektroskopiji, možemo ih uočiti u najranijim fazama, kad su još nevidljivi u optičkom spektru.”
Zemljina atmosfera blokira ultraljubičasto zračenje, što znači da se ovakva promatranja mogu provoditi isključivo iz svemira. Za sada, jedino Hubble ima mogućnost za takav posao. Iako ove godine navršava 35 godina rada, još uvijek isporučuje ključne podatke. Ipak, znanstvenici upozoravaju: vrijeme je da se ozbiljno počne planirati njegov nasljednik.
Kako WD 0525+526 nastavi starjeti i hladiti se, očekuje se da će se količina ugljika na površini povećavati. No već sada, zahvaljujući njegovu ultraljubičastom sjaju, znanstvenici imaju rijetku priliku promatrati jedan od najranijih trenutaka nakon spajanja dviju zvijezda, i tako dobiti dragocjen uvid u evoluciju binarnih sustava.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
