Napříč Mléčnou dráhou se rychlostí přes 450 km/s řítí „uprchlický objekt“

Vědci se nyní zabývají různými scénáři toho, jaký mechanismus mohl tohoto zřejmě hvězdného „uprchlíka“ uvést na jeho atypickou dráhu, a udělit mu tak neobvykle vysokou rychlost. Tento týden na to upozornila zpravodajská stanice BBC, už dříve o tom informoval např. server Live Science.

Předpokládaný hnědý trpaslík se řítí Mléčnou dráhou rychlostí asi 1,9 milionu km/h relativně vůči Slunci, což odpovídá asi 530 kilometrům za sekundu (vůči Slunci). To je rychlost asi 67krát větší, než kolik činí minimální rychlost nutná k tomu, aby umělá družice mohla obíhat kolem Země.

Naštěstí tento kosmický uprchlík, který se momentálně nachází asi 408 světelných let od Země, míří do středu Mléčné dráhy, a nikoliv směrem k nám. Objekt se dokonce pohybuje tak rychle, že by nakonec mohl z naší Galaxie zcela uniknout – jeho rychlost je přibližně 456 km/s vzhledem ke středu naší Galaxie. Pro srovnání, oběžná rychlost Slunce vzhledem ke středu Galaxie činí „jen“ asi 250 km/s.

Hmotnost tohoto nově objeveného kosmického „tuláka“ činí asi jen 8,2 procenta hmotnosti Slunce, neboli 86 hmotností Jupiteru, což ho řadí někam mezi hvězdy a fascinující skupinu menších a chladnějších objektů nazývaných „hnědí trpaslíci“, často (poněkud nespravedlivě) označovaných jako „neúspěšné hvězdy“.

Objekt CWISE J1249+3621 byl původně objeven občanskými vědci pracujícími v rámci projektu Backyard Worlds: Planet 9 (Martin Kabatnik, Thomas P. Bickle a Dan Caselden). Projekt využívá starší data z mise NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) k detekci slabě zářících objektů, pohybujících se na hranicích Sluneční soustavy, popř. v jejím mezihvězdném okolí.

Poté, co několik vědců z řad občanů objekt označilo, zaměřil se na něj tým profesionálních astronomů, přičemž použili špičkové dalekohledy.

Pokud se jedná o hnědého trpaslíka, připojí se k více než 4000 hnědých trpaslíků, kteří již byli dobrovolníky z projektu Backyard Worlds: Planet 9 objeveni. Nicméně CWISE J1249 je jediným případem tohoto druhu, který díky své „hyperrychlosti“ asi nakonec unikne ven z naší Galaxie. Stane se tak odhadem za 10 miliard let.

„Objevili jsme objekt s velmi nízkou hmotností, prakticky ležící na hmotnostní hranici mezi hvězdami a hnědými trpaslíky, který se pohybuje dostatečně rychle, takže by se mohl nakonec zcela odpoutat od galaxie Mléčné dráhy,“ řekl minulý měsíc vedoucí výzkumného týmu Adam Burgasser z Kalifornské univerzity v San Diegu pro server Space.com.

„Připojuje se tak ke skupině ‚hyperrychlých‘ hvězd, které byly objeveny v posledních několika desetiletích, z nichž většina je vzdálena tisíce světelných let od Slunce. Avšak tento zdroj je od nás vzdálen pouhých 408 světelných let.“

Burgasser dodává, že jeho tým také provedl základní analýzu atmosféry CWISE J1249+3621. Z ní plyne, že tento potenciální hnědý trpaslík má neobvyklé chemické složení, je totiž chudý na kovy. Podle odborníků to naznačuje, že se jedná o jeden z nejstarších objektů v Mléčné dráze.

„Tento objev otevírá novou cestu ke studiu hnědých trpaslíků, kteří se nacházejí v různých odlehlých oblastech a systémech Mléčné dráhy,“ tvrdí Burgasser. „Všechny tyto systémy jsou příliš daleko na to, abychom mohli hnědé trpaslíky v nich se nalézající studovat nějak podrobněji. Ale pokud takový objekt prolétává v blízkém galaktickém okolí našeho Slunce, je to mnohem snazší.“

„Námi pozorovaný objekt je zdaleka nejlehčí vysokorychlostní ‚hvězdou‘, která byla dosud objevena. ‚Původní‘ hyperrychlé hvězdy objevené asi před 20 lety byly hmotnými hvězdami typu O (asi 50krát hmotnější než Slunce) a typu B (až 16krát hmotnější než Slunce), což je pravděpodobně způsobeno výběrovým zkreslením – větší a jasnější hvězdy jsou vidět mnohem lépe. Tyto hvězdy jsou ve skutečnosti vzácné, nacházíme je však díky jejich velké jasnosti i ve velkých vzdálenostech,“ popsal Burgasser.

„Náš nový objev naznačuje, že jakýkoli proces, který způsobí, že tyto hvězdy jsou ‚vystřeleny jako z praku‘, musí fungovat pro hvězdy jak s vysokou, tak i s nízkou hmotností,“ doplnil.

Co zde však mohlo posloužit jako dotyčný „prak“ čili urychlovací mechanismus?

„Hvězda mohla být gravitačně vyhozena z centra Mléčné dráhy působením tamní supermasivní černé díry Sagittarius A*, což je proces, který se běžně používá k vysvětlení původu jiných hyperrychlých hvězd,“ říká Burgasser. „Pozoruhodné ale je, že naše hvězda se nyní pohybuje do středu, ne pryč od něj, ale může být prostě už na zpáteční cestě poté, co byla předtím odtamtud vyvržena.“

Zmínil, že je také možné, že hnědý trpaslík je „na útěku“ před jakýmsi „kosmickým upírem“. Toulavé hvězdné těleso mohlo být původně součástí dvojhvězdného systému s mrtvou hvězdou – bílým trpaslíkem, který z něj vytrhával materiál. Toto děsivé krmení nakonec mohlo způsobit, že bílý trpaslík vybuchl jako tzv. supernova typu Ia. To by jednak zničilo bílého trpaslíka a hnědému trpaslíkovi by to poskytlo slušný „kopanec“, který by ho poslal napříč Mléčnou dráhou dostatečně velkou rychlostí.

„Další možností je, že hvězda byla vyvržena ven z kulové hvězdokupy díky setkání s dvojicí černých děr,“ uvedl Burgasser. „Kterýkoli z procesů popsaných výše, pokud by byl dostatečně dynamický, by ji mohl vystřelit pryč z jejího původního systému či okolí.“

Pak je zde ovšem i čtvrtá možnost, a tou je ‚extragalaktický‘ původ hvězdy. Burgasser dodal, že nelze vyloučit ani možnost, že tento pravděpodobný hnědý trpaslík je „vetřelcem“ v naší Galaxii, tj. že přišel z vnějšku Mléčné dráhy. Ale skutečnost, že se pohybuje v rovině disku naší Mléčné dráhy, mluví spíše proti tomu.

„Charakter dráhy objektu je opravdu jeho nejpřekvapivějším aspektem. Pohybuje se totiž dovnitř k centru Mléčné dráhy a potom bude pokračovat ven z centra, a to téměř dokonale v rovině Mléčné dráhy,“ řekl dále Burgasser. „Většina hvězd s vysokou rychlostí, které pozorujeme, se nachází na mnohem chaotičtějších nebo k rovině Mléčné dráhy mnohem více nakloněných drahách. Myslím, že právě tento aspekt je vodítkem k jeho skutečnému původu.“

Uprchlí hnědí trpaslíci (když předpokládáme, že CWISE J1249+3621 je jedním z nich), se zdají být velmi vzácní, ale to je tím, že jsou chladní a září velmi slabě, což velmi ztěžuje jejich pozorování, hlavně na větší vzdálenosti. To znamená, že populace toulavých hnědých trpaslíků může být nakonec mnohem větší, než naznačuje současná míra jejich detekce.

„Tento typ hvězd je brán jako mimořádně vzácný. Mezi miliardami zkoumaných hvězd jich bylo objeveno pouze několik desítek, a jak již bylo uvedeno, toto je první taková hvězda s nízkou hmotností. Je to velmi chladná a slabá hvězda, s povrchovou teplotou 1715 Kelvinů, téměř 10 000krát slabší než Slunce a navíc vyzařuje většinu svého světla v infračerveném pásmu,“ objasňuje Burgasser.

„Je těžké říci, jak častá tato tělesa jsou, ale vzhledem k tomu, že je tak blízko nás, spekulujeme, že jich v Galaxii může být mnohem více.“

Tyto úvahy jsou částečně založeny na faktu, že většina hvězd v Mléčné dráze má statisticky nízkou hmotnost a asi jedna z pěti takových jsou hnědí trpaslíci. Navíc čím menší má objekt hmotnost, tím je snazší ho prudce gravitačně „odhodit“.

Členové týmu nyní mají v úmyslu pokračovat ve zkoumání atmosféry hvězdy CWISE J1249+3621 a jejího chemického složení, což může být dalším klíčem k jejímu původu. Pokusí se také objevit více podobných málo hmotných hvězdných uprchlíků. Výzkum byl prezentován v předběžně recenzovaném článku, který je k dispozici na webu arXiv a byl přijat k publikaci v časopise Astrophysical Journal Letters.