Hvezda, ktera prezila vlastni smrt

Druha nejjasnejsi hvezda na obloze — na kratky okamzik

V roce 1843 se Eta Carinae stala druhou nejjasnejsi hvezdou na obloze — jasnejsi nez Canopus, slabsi jen nez Sirius. Z jizni polokoule ji videl kazdy. A pak zmizela.

Ne proto, ze by vybuchla. Proto, ze se obklopila vlastnim materialem. Behem 'Velkeho vytrisku' (Great Eruption, 1837-1858) vymrstila do prostoru 10-40 slunecnich hmotnosti plynu a prachu. Ten material se zhustil v oboustrannou mlhovinu ve tvaru presypacich hodin — Homunculus — ktera hvezdu zahalila.

Dnes sviti na 4. magnitudu. Ale uvnitr Homunculu se skryva hvezda s luminozitou 5 milionu Slunci. Jedna z nejjasnejsich hvezd v Mlecne draze, neviditelna pouhym okem.

Supernova, ktera se neodhodlala

Velky vytrisk uvolnil energii srovnatelnou se supernovou — asi 10⁴⁹.5 ergu. Ale hvezda to prezila. Jak?

Moderní modely (Smith 2006, Portegies Zwart & van den Heuvel 2016) navrhují: binar. Eta Car A (100 Slunci) a Eta Car B (30 Slunci) jsou v excenricke orbite (e = 0.9). Kazdych 5.54 roku se priblizi na vzdalenost jen 1.5 AU — a pak se vzdali na 30 AU. Pri pruletech se gravitacni interakce zesilí. Jeden z pruletů v 1840s mohl spustit nestabilitu, ktera vedla k masivnimu vyvrhu.

Alternativni hypotéza: trojity system, kde treti clen byl pohlcen — a jeho padova energie zpusobila erupcí. 'Velky vytrisk' nebyl exploze hvezdy — byl to stret dvou hvezd.

Vlastni vybuch zachyceny v prachu

Homunculus mlhovina je 'fotografie' Velkeho vytrisku. Dva laloky, kazdy asi 0.3 svetelneho roku od stredu, rozpinaji se rychlosti 650 km/s. Hmotnost: 12-40 slunecnich hmotnosti. Teplota prachu: 150-300 K.

Hubble a Gemini South ukazuji detaily: laloky nejsou hladke, maji 'prsty', uzly a vlakna. Rovnikovy disk — tenky pas materialu v rovine orbity — je jeste hustejsi. Struktura odpovidá bipolárnímu výbuchu s preferovanou osou — gravitacní vlivy pruvodce B formovaly vývrh.

V roce 1890 prisel druhy, mensi vytrisk (Lesser Eruption) — hvezda znovu zjasněla. Vznikla mensi, vnorena mlhovina. Eta Carinae nevybuchla jednou — vybuchuje opakovane.

Dvě monstra v tanci

Eta Car A ma 100 slunecnich hmotnosti a luminozitu 5 milionu Slunci. Je to jedna z nejvice hmotnych hvezd, o kterych vime. Eta Car B ma 30 slunecnich hmotnosti — horka O hvezda s rychlym vetrem (3 000 km/s).

Kazdych 5.54 roku se priblizi na 1.5 AU. Pri periastru se vetry obou hvezd srazi — vznikne sokova vlna, ktera zarí v rentgenu. Rentgenova emise je tak silna, ze ji zachyti kazdy satelit. A pak, na ~90 dnu, rentgenove zarení zmizí — tok B je zatlacen tokem A. Tato 'rentgenova minimum' je nejspolehlivejsi hodinovy stroj systemu.

Dalsi periastron: leden 2025 (uz probehl). Dalsi: cervenec 2030.

Co vidi TESS

TESS pozorovalo Eta Carinae v sedmi sektorech (10, 36, 37, 63, 64, 90, 99) pres 2503 dni — nejdelsi casovy zaklad ze vsech nasich svitku. Celkem 120 467 mereni.

Variace jasnosti je pouhych 0.3 %. To je prekvapive malo pro hvezdu, ktera v roce 1843 zjasněla o 7 magnitud. Proc? Protoze TESS vidi Eta Carinae pres Homunculus mlhovinu — prachy absorbovany filtr, ktery rozmazava signal. A taky proto, ze Eta Carinae je mezi erupci 'klidna' — relativne.

Zadna z detekovanych period (6.6d, 5.2d) neodpovida orbitalni periode 5.54 roku. TESS zaklad 2503 dni (6.9 roku) pokryva jen jeden a pul orbitu — nedostatecne pro detekci. Periastron 2020 je v datech, ale jeho efekt v optickem pasmu je slaby.

Klidna bomba na skale entropie

Spektralni entropie Eta Carinae je eta = 0.146. To je prekvapive nizke — nizsi nez Algol (0.434) a srovnatelne s Epsilon Aurigae (0.124). Ale z jineho duvodu.

Epsilon Aurigae ma nizkou entropii, protoze pulzuje cistym tonem. Eta Carinae ma nizkou entropii, protoze se TESS skoro nehybe. Variace 0.3 % je na hranici detekovatelnosti. Cokoli TESS vidi, je nizkofrekvenčni sekulární trend — pomale jasnění, ktere pokracuje od 1940s.

Skutecny chaos Eta Carinae — erupce, sokove vlny, periastron — je v rentgenu a UV. TESS v optickem pasmu vidi jen ticho mezi bouřemi. Klidna bomba.

Kdy vybuchne?

Eta Carinae skonci jako supernova — nebo hypernova. Pri 100 slunecnich hmotnostech a soucasne rychlosti ztraty hmoty ji zbyva nejvyse par set tisic let. Nekteri astronomi odhaduji desitky tisic. Nekteri rikaji tisice.

Kdyz vybuchne, bude na par tydnu jasnejsi nez Mesic. Z jizni polokoule ji uvidite i ve dne. Gama-ray burst — pokud smeruje k nam — by mohl poskodit ozonovou vrstvu. Vzdalenost 7 500 svetelnych let je na hranici 'bezpecne zony'.

Nikdo nevi kdy. Ale jednoho dne se hvezda, ktera prezila vlastni smrt, nevyhne te definitivni.

Kde na skale lezi Eta Carinae

Spektralni entropie eta = 0.146 je zavedejici — neni to cisty signal jako u Epsilon Aurigae, ale ticho bomby mezi vybuchy. TESS v optickem pasmu vidi jen sekulární trend pres Homunculus mlhovinu.

Bomba, ktera uz tikala a jeste tika

Eta Carinae uz jednou 'vybuchla' — a prezila. Obklopila se vlastnim materialem, schovála se za vlastni prach, a pokracuje dal. Je to hvezda, ktera odmita umrit.

Ale fyzika je neuprosna. Sto slunecnich hmotnosti jaderne paliva ma konecnou zasobu. Jednoho dne — za tisic let, za deset tisic, nebo zitra — jadro zkolabuje a tentokrat uz nebude co zachranit. Az se to stane, na jizni obloze se rozsviti nova hvezda, jasnejsi nez vsechno, co lide kdy videli.

Kde se potkáváme s konvenční fyzikou

Eta Carinae: binární systém ~160 M_sun, Great Eruption (1837-1858) uvolnila ~10 M_sun (Smith 2006). Kandidát na hypernovu. Konvenční astrofyzika ví, co se děje. Neví, proč hvězda s takovým masovým výdejem stále existuje. Stabilita systému, který by neměl být stabilní.