Zvětšit obrázek

Zrození záblesku GRB 130925A. Energetický výtrysk se právě prorval skrz povrch umírajícího veleobra. Kredit: NASA/ Swift/ A. Simonnet, Sonoma State Univ.

Jednou z velkých výzev soudobé astrofyziky je lov prvních hvězd. Úplně prvních hvězd ve vesmíru, které už dlouho dráždí naši představivost. Jaké asi byly? Souhrou nešťastných okolností se těmhle záhadným prvotním hvězdám vesmíru říká hvězdy populace III, což aspiruje na cenu o nejvíce matoucí astronomický termín všech dob. Ať už se jim ale přezdívá jakkoliv, usilovně je hledáme a teď jsme na zajímavé stopě.

Zvětšit obrázek

Luigi Piro. Kredit: INAF/IASF.

Vděčíme za to výzkumu týmu italského astrofyzika Luigiho Pira z Institutu pro astrofyziku a planetologii v Římě, který hledal inspiraci ve kvílení gama záblesků. Jak je známo, gama záblesky, nejzářivější exploze ve známém vesmíru, k nám přilétají ze všech stran, obvykle z nesmírné dálky. Zdatný lovec gama záblesků, kosmická observatoř Swift (Swift Gamma-Ray Burst Mission), zachytí zhruba jeden takový gama záblesk denně.

Dne 25. září 2013 Swift zachytil gama záblesk, později označený jako GRB 130925A, který přiletěl ze souhvězdí Pece (Fornax). Pocházel přitom z galaxie vzdálené 3,9 miliard světelných let, takže měl za sebou docela slušnou cestu. Astronomové pozorují gama záblesky desítky let a za tu dobu jich chytili tisíce. Do teď je rozlišovali podle doby jejich trvání na krátké a dlouhé. Pro představu, krátké gama záblesky trvají dvě sekundy a méně, vědci v jejich případě podezřívají srážky neutronových hvězd a černých děr v binárních systémech. A dlouhé gama záblesky obvykle trvají od několika sekund do několika minut, přičemž by mohly být jekotem hroutící se obrovské hvězdy, nejspíš běsnící Wolf-Rayetovy hvězdy, z níž se stává nová černá díra.

Zvětšit obrázek

Modrý veleobr s nízkou metalicitou. Kredit: NASAs Goddard Space Flight Center/ S. Wiessinger.

Jenže gama záblesk GRB 130925A trval skoro 2 hodiny. Asi tak stokrát déle, než typický dlouhý gama záblesk. Také ho doprovázel intenzivní a značně proměnlivý rentgenový dosvit, který dramaticky blikal po dobu 6 hodin. Až poté se z něj stal zvolna vyhasínající dosvit, jaké známe od běžných dlouhých záblesků. Jeho rádiový dosvit byl zase po dobu 4 měsíců velice stálý. Odborníci nakonec pro tento záblesk a pár dalších vytvořili novou kategorii ultradlouhých gama záblesků. Co by je tak asi mohlo odpalovat?

Zvětšit obrázek

Swift na lovu gama záblesků. Kredit: NASA/ Space Astro.

Piro a spol. se domnívají, že tak dlouhé gama záblesky, jako je právě GRB 130925A, se musely zrodit v nitru doopravdy behemotských hvězd. Ideální by prý byly modří veleobři, velice horká monstra o hmotnosti kolem 20 Sluncí a s průměrem obvykle rovným stonásobku Slunce. Pokud by takový behemot ještě navíc měl nízkou metalicitu, tedy mizivý obsah prvků těžších než helium, tak by mohl být ještě mnohem obrovitější. Obsah těžších prvků totiž ovlivňuje sílu hvězdného větru a ta zase souvisí s tím, jak silná slupka z vodíku zůstane hvězdě při zhroucení do černé díry. Čím nižší metalicita, tím slabší hvězdný vítr a tím větší množství vodíku, který zůstane kolem umírajícího hvězdného obra. U těch největších modrých veleobrů by mohl vodíkový obal padat do černé díry celé hodiny a tím pohánět ultradlouhé gama záblesky.

Podle Pirova týmu je nejlepším možným vysvětlením gama záblesku GRB 130925A zhroucení obrovitánského modrého veleobra s velmi nízkou metalicitou. Astronomové si myslí, že prvotní hvězdy vesmíru (tedy hvězdy populace III), zanikaly v podobě právě takových modrých veleobrů. Vzhledem k době svého vzniku sice gama záblesk GRB 130925A nemůže být smrtelným výkřikem prvotní hvězdy, mohl by nám ale napovědět, co máme vlastně hledat.

Overview Animation of Gamma-ray Burst. Kredit: NASA.

Literatura

Astrophysical Journal 790: L15, Wikipedia (Metallicity/ Population III stars, Gamma-ray burst).