Není všechno hvězda, co se třpytí: Hnědí trpaslíci jsou plynní obři mnohonásobně větší než Jupiter, kteří ale neměli dostatečnou hmotnost k zahájení termonukleární reakce.

Nová studie nabízí fascinující náhled na tyto neúspěšné hvězdy – respektive, představuje možnost, že je jich ve vesmíru daleko víc, než jsme zatím schopní pozorovat.

KELT-9b: Skorohvězda, která neuspěla

Kosmický objekt zvaný WISEA J153429.75-104303.3 má nezapamatovatelný název, i proto se mu také v angličtině přezdívá „The Accident“ – neboli „Nehoda“ (případně lze také název chápat ve smyslu nechtěné či nečekané náhody, což je v tomto případě přesnější). Jde o netypického hnědého trpaslíka, tedy velkého plynného obra, o mnoho většího než Jupiter.

Vidíte hýbající se světlo? Tak to je náš hnědy trpaslík. Zdroj: NASA/JPL-Caltech/Dan Caselden

Anomálie, nebo jen velká náhoda?

The Accident byl objeven naprostou náhodou: Odlišuje se totiž od dalších přibližně 2 tisíc hnědých trpaslíků, které zatím vědci v naší galaxii objevili. Jak hnědí trpaslíci stárnou, postupně chladnou a mění se jejich světelná zářivost v různých vlnových délkách. Je to podobný princip jako když třeba chladne extrémně žhavý kov: Také mění barvy, v tomto případě ve viditelném spektru.

Tento hnědý trpaslík vědce mátl, protože v některých vlnových délkách je jen špatně viditelný, což napovídá tomu, že je starý a studený, ale v jiných naopak září jasně, což indikuje vysoké teploty. To by samo o sobě nebylo zvláštní, zvláštní je to, že jeho světelnost v různých spektrech neodpovídá běžným hnědým trpaslíkům.

Představa umělce o vzhledu relativně tmavého, studeného hnědého trpaslíka ve vesmíru. Povšímněte si podobnosti s plynnými obry – hnědí trpaslíci jsou něco mezi nimi a hvězdou, sdílí vlastnosti obojího. Zdroj: IPAC/Caltech.

The Accident by měl být starý asi mezi 10 a 13 miliardami let – což je na poměry známých hnědých trpaslíku velmi starý objekt. Různá zářivost v různých vlnových délkách je zřejmě důsledkem odlišných plynů, z nichž se trpaslík skládá. Složení plynů a jejich četnost v době, kdy byl vesmír ještě mladý, totiž byla poměrně dost odlišná oproti pozdějším fázím. Skládala se primárně z vodíku a hélia, těžší prvky jako uhlík se tvořily výhradně uvnitř hvězd. Až později, kdy první masivní hvězdy explodovaly v supernovy, roznesly tyto prvky po celé galaxii.

Neobvyklá světelnost

Hnědého trpaslíka si poprvé šimla NASA pomocí vesmírného dalekohledu NEOWISE, spuštěného v roce 2009. Hnědí trpaslíci, přestože poměrně jasné objekty, zdaleka nedosahují zářivosti hvězd. Jsou proto obvykle pozorováni v infračervených nebo delších vlnových délkách.

K dalšímu pozorování pak vědci využili jiný dalekohled, a to observatoř W. M. Kecka na Havaji. Zde byl v infračerveném spektru hnědý trpaslík v podstatě neviditelný, což opět potvrzovalo teorii, že je již velmi studený a neprobíhá v něm tolik chemických procesů.

Srovnání mezi běžným plynným obrem jupiterovského typu, hnědým trpaslíkem a hvězdou. Zdroj: NASA/JPL-Caltech

Dále se vědci zaměřili na to, zda se The Accident jeví nejasný v infračerveném spektru vlivem vzdálenosti od Země; nakonec k vlastnímu překvapení zjistili, že je hnědý trpaslík vzdálen od naší planety jen asi 50 světelných let a pluje vesmírem rychlostí přes 800 tisíc kilometrů v hodině – mnohem rychleji než všichni ostatní známí hnědí trpaslíci ve stejné vzdálenosti. Vědci tudíž předpokládají, že Accident vesmírem putuje už dlouho, a často zrychluje vlivem gravitačního působení jiných masivních objektů.

Běžný stav objektů, které nemůžeme pozorovat

Vědci nakonec došli k závěru, že stáří hnědého obra je extrémní, a jeho zvláštní světelné anomálie vlastně nejsou anomáliemi, ale běžným stavem starých hnědých obrů, které standardně nejsme schopni pozorovat.

Accident totiž obsahuje jen velmi málo metanu, což je sloučenina jinak pro hnědé trpaslíky typická – jeho nízký obsah zřejmě souvisí právě se stářím objektu. Metan absorbuje určité vlnové délky světla, a proto je hnědý trpaslík bohatý na metan v některém spektru jen málo viditelný; Accident v nich ale naopak září viditelněji.

Vesmír je plný tajů, které odhalujeme jen pomalu a postupně. Jakýkoliv pohyb kupředu je ale v tomto případě pohybem správným. Zdroj: Pixabay

Zvláštní světelnost tudíž vědci vysvětlují věkem, vznikem v době, kdy ve vesmíru nebylo moc uhlíku – a metan se tak formoval jen vzácně.

Štěstí nebo nesprávné předpoklady?

Astronomové zdůrazňují, že najít starého hnědého trpaslíka takhle blízko naší sluneční soustavě je extrémně nepravděpodobné, a představuje to pro ně zlatý důl informací. Také to buď znamená, že jich je ve vesmíru mnohem víc, než se původně domnívali, nebo měli neuvěřitelné štěstí.

Studie byla publikována v uznávaném peer-reviewed magazínu Astrophysical Journal Letters. O výsledcích dále informovali odborníci s Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA, která spravuje podstatnou část observatoří na planetě i sond ve vesmíru. Není bez zajímavosti, že hnědého trpaslíka původně objevil amatérský vědec Dan Caselden, a to pomocí online programu, který si sám postavil na hledání hnědých trpaslíku v datech dalekohledu NEOWISE.

Zdroj: NASA JPL