Rendgensko zračenje bijelog patuljka astronomima gotovo uvijek šalje istu poruku: negdje u blizini mora postojati još jedna zvijezda. Takav signal najčešće nastaje kada taj iznimno gust ostatak mrtve zvijezde privlači materijal sa svojeg pratitelja. Upravo zato su dva usamljena objekta koja su proučili astronomi iz Instituta za znanost i tehnologiju Austrije privukla toliku pozornost. Oba emitiraju rendgensko zračenje, iako oko njih nije pronađen nikakav zvjezdani pratitelj, pa istraživači sada smatraju da bi mogli predstavljati dosad neprepoznatu klasu ostataka zvijezda.
Riječ je o bijelim patuljcima nastalima nakon silovitih spajanja, dakle o ostacima zvijezda koji su se formirali u kozmičkim sudarima. Tim koji vodi Ilaria Caiazzo izdvojio je dva takva objekta s neuobičajeno sličnim karakteristikama. Oba su vrlo masivna, snažno magnetizirana, vrte se iznimno brzo, nemaju pratitelja i pritom zrače u rendgenskom području. Upravo ta kombinacija svojstava navela je istraživače na zaključak da možda gledamo prve poznate članove nove skupine.
To je važna vijest i zato što pokazuje koliko slika završnih faza zvjezdanog života još nije dovršena. Naše Sunce, prema današnjim procjenama, za otprilike pet do osam milijardi godina završit će kao bijeli patuljak, iznimno gust ostatak veličine Zemlje koji je potrošio gorivo i odbacio vanjske slojeve. No Sunce je usamljena zvijezda, dok su dvojni i višestruki sustavi u svemiru, pokazala su istraživanja posljednjih petnaestak godina, mnogo češći nego što se nekad mislilo. Zato se rendgensko zračenje kod bijelih patuljaka dugo smatralo gotovo sigurnim znakom da negdje postoji i druga zvijezda. Ova dva objekta taj obrazac očito narušavaju.
Zagonetni objekt s poluprstenom
Prvi od njih, kojemu je tim dao ime Gandalf, nije sasvim novo otkriće. Ilaria Caiazzo uočila ga je još tijekom poslijedoktorskog rada i odmah ga izdvojila kao neobičan slučaj jer su opažanja upućivala na prisutnost materijala u njegovoj blizini. U prvi mah činilo se logičnim pretpostaviti da je riječ o binarnom sustavu. No podaci su vrlo brzo pokazali da se ta priča ne slaže.
Andrei Cristea, doktorand u skupini Ilarije Caiazzo i prvi autor rada objavljenog u časopisu Astronomy & Astrophysics, navodi da bi kod tako snažno magnetiziranog ostatka vrtnja trebala biti usklađena s orbitom pratitelja, slično odnosu između Zemljine rotacije i Mjesečeva gibanja. Problem je u tome što najkraći dosad opaženi orbitalni period takvih sustava iznosi 80 minuta, dok se ovaj objekt oko svoje osi okrene za samo šest minuta.
To ga je odmah učinilo sumnjivim. Da je doista imao pratitelja, takav sustav bio bi izrazito neusuglašen i još zagonetniji nego što već jest. No pratitelj nije pronađen. Ostalo je zato otvoreno pitanje odakle potječe materijal koji se, čini se, nalazi u njegovoj okolini.
Odgovor se počeo nazirati u optičkom emisijskom spektru. U spektru vodika istraživači su uočili dvostruki vrh, signal koji se inače tumači kao znak diska materijala oko ostatka nastalog spajanjem. No detaljnija analiza pokazala je nešto neobično: signal se nije ponašao kao stabilan disk, nego se tijekom šestominutne vrtnje objekta izmjenjivao između dvaju vrhova.
Tim zato zaključuje da oko tog bijelog patuljka vjerojatno ne kruži puni disk, nego samo poluprsten materijala. To je, prema riječima autora, dosad neviđena konfiguracija kod bijelih patuljaka. Da bi materijal mogao ostati zarobljen u tako asimetričnom rasporedu, objekt mora imati snažno i nejednako raspoređeno magnetsko polje.
I tu postaje još neobičniji. Bijeli patuljci slične starosti i slična stupnja razvoja obično nisu magnetski. Već su i snažno magnetizirani primjerci rijetkost, a ovaj je sada jedan od samo dva poznata ostatka nastala spajanjem koja pokazuju asimetričnu magnetizaciju. Upravo zbog te zagonetne prirode Cristea mu je dao ime po Gandalfu, Tolkienovu liku poznatom po zagonetnim riječima.
Drugi trag vodi do blizanca
Drugi objekt, koji je tim prozvao “Moon-Sized”, Caiazzo je predstavila još 2021. Već tada bilo je jasno da je riječ o iznimnom ostatku zvijezde. Taj bijeli patuljak vrlo je snažno magnetiziran, brzo rotira i u tijelu veličine usporedive s Mjesecom nosi masu približno jednaku Sunčevoj. Novi podaci dostupni na otvorenom serveru arXivu, koji predvodi drugi doktorand iz iste skupine Aayush Desai, sugeriraju da je drugi objekt možda čak i nešto veći od Mjeseca, ali i dalje ostaje zapanjujuće malen s obzirom na toliku masu.
Usporedba tih dvaju ostataka dovela je istraživače do ključnog zaključka. Oba su ultramasivna, oba imaju vrlo snažno magnetsko polje, oba se vrte iznimno brzo, nijedan nema otkrivena pratitelja i oba emitiraju rendgensko zračenje. Tih pet zajedničkih obilježja, smatra tim, više ne izgleda kao slučajnost, nego kao jasan znak da pripadaju istoj, dosad neprepoznatoj skupini.
Caiazzo pritom ističe da je astronomima i jedan jedini neobičan objekt često dovoljan da krenu tražiti slične primjere. Razlog je jednostavan: ako se nešto novo pojavi u svemiru, mala je vjerojatnost da je riječ o jedinom takvom slučaju. Ovdje, međutim, istraživači nisu stali na jednom kandidatu. Već imaju dva objekta s pet istih ključnih svojstava, što njihov prijedlog čini znatno uvjerljivijim.
Ipak, razlike među njima jednako su važne kao i sličnosti. Za razliku od Gandalfa, drugi objekt ne pokazuje znakove materijala u svojoj okolini. Gandalf je uz to mnogo mlađi ostatak spajanja, star oko 60 do 70 milijuna godina, dok je drugi objekt sedam do osam puta stariji i njegovo se spajanje dogodilo prije približno 500 milijuna godina. Razlikuje se i jačina zračenja: Gandalf je u rendgenskom području oko stotinu puta sjajniji, što otvara mogućnost da je drugi objekt njegov stariji i razvijeniji blizanac koji postupno ostaje bez izvora tog zračenja.
Što je taj izvor, međutim, još nije jasno. Tim zato razmatra tri moguća objašnjenja. Prema prvom, snažno magnetiziran objekt koji se vrlo brzo okreće mogao bi sam stvarati snažan odljev materijala. Desai taj scenarij smatra najprivlačnijim jer ne traži nikakav vanjski izvor tvari, nego sve objašnjava svojstvima samog ostatka. Sličan mehanizam poznat je kod pulsara, vrlo snažno magnetiziranih neutronskih zvijezda, ali za bijele patuljke još nije modeliran.
Druga mogućnost uključuje povratni pad materijala koji je preživio izvorno spajanje. Prema toj zamisli, dio tvari nije odmah pao na ostatak nakon eksplozivnog događaja, nego je ostao na vrlo izduženim orbitama. Takav bi se materijal mogao udaljavati daleko od objekta, a zatim mu se ponovno približavati te tijekom stotina milijuna godina povremeno padati natrag na njegovu površinu.
Treće objašnjenje uključuje vanjski materijal, primjerice asteroide ili fragmentirana planetarna tijela. Astronomi znaju da je otprilike trećina bijelih patuljaka “onečišćena” takvom tvari. Gandalf doista pokazuje neke moguće tragove takva onečišćenja, možda materijalom bogatim ugljikom ili silicijem, ali kod mnogo starijeg drugog objekta takav signal nije pronađen. Zbog toga autori taj scenarij zasad smatraju manje uvjerljivim jer ne objašnjava zašto oba objekta upravo sada emitiraju rendgensko zračenje.
Istraživači zato smatraju da je sljedeći korak jasan: treba pronaći još sličnih ostataka. Tek će tada moći utvrditi koje je od pet zajedničkih obilježja doista presudno za pripadnost ovoj novoj klasi, a koje je tek prateća pojava. Do tada ta dva objekta ostaju snažan podsjetnik da završne faze života zvijezda još nisu do kraja objašnjene.
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.
