Proučavanje svjetlosti koja dopire sa zvijezda astronomima obično otkriva njihovu temperaturu, sastav, starost i evolucijsku fazu. To su temelji astrofizike na koje smo se oslanjali desetljećima. Ali, šta se događa kada zvijezda priča dvije potpuno različite priče istovremeno? Upravo to se desilo s crvenim divom koji orbitira oko neaktivne crne rupe u sistemu nazvanom Gaia BH2. Ova zvijezda, prema svim dosadašnjim pravilima, ne bi trebala postojati u obliku u kojem je posmatramo, a njeno otkriće prisiljava naučnike da ponovo pišu udžbenike o evoluciji svemira.
Ovaj nebeski objekt ponaša se poput kosmičkog lažljivca. Njegov hemijski sastav sugerira da je riječ o drevnoj zvijezdi, staroj gotovo koliko i sam svemir, dok njene unutrašnje vibracije "vrište" da je tek u "cvijetu mladosti".
Zvijezda koja laže o svojim godinama
Glavni akter ove svemirske drame je crveni div, umiruća zvijezda slična Suncu po masi, ali koja se u svojoj samrtnoj agoniji napuhala do golemih dimenzija. Ona kruži oko Gaia BH2, takozvane "uspavane" crne rupe koja ne guta aktivno materijal i stoga ne emituje rendgenske zrake, što je čini izuzetno teškom za detekciju. Ovi sistemi se nalaze relativno blizu Zemlje, Gaia BH2 udaljena je 3.800 svjetlosnih godina u zviježđu Centaur. Problem je nastao kada su naučnici analizirali sastav zvijezde. Ona je prepuna teških elemenata, poznatih kao alfa elementi (poput kisika, magnezija, silicija i kalcija). Takav hemijski potpis tipičan je za drevne zvijezde koje su nastale u ranim fazama svemira, prije otprilike 10 milijardi godina.
Međutim, tim astronoma sa Univerziteta na Havajima iskoristio je NASA-in satelit TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) kako bi "oslušnuli" zvijezdu. Koristeći tehniku zvanu asteroseizmologija, mjerili su vibracije koje putuju kroz unutrašnjost zvijezde. Rezultati su bili šokantni, zvijezda je stara samo 5 milijardi godina.
"Mlade zvijezde bogate alfa elementima su prilično rijetke i zbunjujuće. Kombinacija mladosti i drevne hemije sugerira da ova zvijezda nije evoluirala u izolaciji", rekao je Daniel Hey, glavni autor studije objavljene u časopisu The Astrophysical Journal.
Pjesma crvenog diva
Asteroseizmologija funkcioniše slično kao seizmologija na Zemlji. Baš kao što valovi potresa otkrivaju unutrašnju strukturu našeg planeta, "zvjezdani potresi", oscilacije koje uzrokuju suptilno treperenje sjaja zvijezde, otkrivaju šta se događa ispod njene površine. Hey objašnjava da "pjesma" zvijezde može otkriti njene najdublje tajne.
"Volim opisivati pulsacije zvijezda kao slične zvonu. Lako je vidjeti da mala, pravilna zvijezda na glavnom nizu zvoni visokim tonom i niskom amplitudom, poput malog zvona, dok veliki napuhani crveni div proizvodi dubok, glasan zvuk", pojasnio je Hey.
Upravo su te duboke vibracije otkrile da je zvijezda premlada da bi prirodno imala takav hemijski sastav. To je dovelo do zaključka da je zvijezda vjerovatno "ukrala" materijal.
Slučaj stelarnog kanibalizma
Još jedan trag koji ne odgovara slagalici je brzina rotacije. Većina crvenih divova rotira sporo, trebajući im oko 2.000 dana za jedan okret. Međutim, posmatranja sa Zemlje pokazala su da se ova zvijezda vrti svakih 398 dana – što je prebrzo za izoliranog crvenog diva te dobi. Zvijezde usporavaju kako stare jer gube kutni moment, pa je nešto moralo "zavrtjeti" ovu zvijezdu.
Najvjerovatnije objašnjenje je nasilna prošlost dostojna grčkih tragedija. Naučnici vjeruju da je ova zvijezda ili progutala drugu zvijezdu ili apsorbirala ogromne količine gasa i prašine kada se njen prethodni pratitelj urušio i formirao crnu rupu. Bilo koji od tih scenarija, spajanje ili masivna apsorpcija, ubrizgao bi dodatnu masu i energiju, objašnjavajući neobičnu hemiju i brzu rotaciju.
"Zvijezda se morala zavrtjeti kroz plimne interakcije sa svojim pratiteljem, što dodatno podupire ideju da ovaj sistem ima složenu historiju", objasnio je Joel Ong, član istraživačkog tima.
Ova otkrića sugeriraju da tihi sistemi crnih rupa, koji se skrivaju širom naše galaksije, možda čuvaju dokaze o zvjezdanim sudarima koje bi aktivnije crne rupe davno izbrisale.
Nova klasa 'ogoljenih' zvijezda
Ovo nije jedini slučaj u kojem svemir prkosi našim modelima. Nedavno su naučnici potvrdili postojanje nove podklase eksplodirajućih zvijezda, ili supernova, koje su doslovno ogoljene do kosti. Otkriće supernove nazvane SN 2021yfj, napravljeno pomoću podataka s W. M. Keck Observatory, pruža izravan dokaz da masivne zvijezde imaju slojevitu strukturu poput luka. Kada masivne zvijezde eksplodiraju, astrofizičari obično pronalaze jake potpise lakih elemenata poput vodika i helija.
No, ova supernova pokazala je zapanjujuće drugačiji hemijski potpis s puno silicija, sumpora i argona. To sugerira da je zvijezda nekako izgubila svoje vanjske slojeve neposredno prije eksplozije, izlažući unutrašnje slojeve.
"Ovaj događaj doslovno ne izgleda ni kao što je iko ikada prije vidio. Ova zvijezda nam govori da su naše ideje i teorije o tome kako zvijezde evoluiraju preuske", izjavio je Adam Miller, docent fizike i astronomije na Northwesternu.
Naučnici vjeruju da je zvijezda doživjela toliko nasilne nestabilnosti da je odbacila svoje vanjske slojeve, ili ju je možda "očistio" pratitelj, slično kao u slučaju Gaia BH2.
Misteriozni objekt koji 'kuca' svake 44 minute
Da svemir postaje sve čudnije mjesto potvrđuje i otkriće objekta ASKAP J1832−0911. Koristeći NASA-in Chandra X-ray Observatory, tim astronoma pronašao je zvijezdu koja se ponaša kao nijedna druga. Ovaj objekt redovno mijenja intenzitet u radio valovima i rendgenskim zrakama svake 44 minute. To je hiljadama puta sporije od pulsara, koji su brzorotirajuće neutronske zvijezde. Naučnici su zbunjeni jer trenutni modeli ne mogu u potpunosti objasniti ovakvo ponašanje.
Objekt se nalazi unutar ostataka supernove, ali se čini da s njom nije povezan. Neki teoretiziraju da bi to mogao biti magnetar, neutronska zvijezda s ekstremno jakim magnetskim poljem, ali star preko pola miliona godina, što opet ne odgovara intenzitetu emisija. Druga opcija je bijeli patuljak s najjačim magnetskim poljem ikad zabilježenim u našoj galaksiji.
Sva ova otkrića, od kanibalističkog crvenog diva do ogoljene supernove i misterioznog "sata" u svemiru, ukazuju na to da je naše razumijevanje životnog ciklusa zvijezda tek na početku. Iako udžbenici nisu nužno pogrešni, priroda nam jasno pokazuje da su nepotpuni i da postoje egzotični putevi evolucije koje tek trebamo shvatiti. Buduća posmatranja satelitom TESS i podaci misije Gaia zasigurno će otkriti još ovakvih anomalija koje se skrivaju u našem kozmičkom dvorištu.