Eta Carinae ako potencionálny zdroj vysokoenergetických častíc

Nová štúdia od NASA poukazuje na vzťah medzi urýchľovaním častíc a vznikom tvrdého RTG žiarenia v hviezdnom systéme Eta Carinae. Článok pod vedením Kenjiho Hamaguchiho vyšiel v časopise Nature 2. júla 2018.

Úvod k vysokoenergetickým časticiam

Je slnečný deň a vy viete, že opaľovať sa dlhšie ako 15 minút bez opaľovacích krémov je riziko kvôli nebezpečnému ultrafialovému žiareniu. Existujú však i horšie a silnejšie hrozby z kozmu než intenzívne slnečné žiarenie, ktoré je nebezpečne hlavne kvôli blízkosti relatívne malej vzdialenosti medzi Zemou a Slnkom. Reč bude o vysokoenergetických časticiach s energiou vyššou ako 1 miliard eV (elektrónovolt). Tieto častice prichádzajú primárne z oblastí mimo Slnečnej sústavy. Zdrojom tak silných častíc môže byť aj Slnko, ale je to zriedkavá udalosť.

Zdrojmi týchto vysokoenergetických častíc sú napr. čierne diery konzumujúce hmotu, supernovy či veľmi hmotné hviezdy. Najnovšia štúdia od NASA sa práve venuje jednej z týchto obrích hviezd, Eta Carinae A.

Hviezdny systém Eta Carinae

Eta Carinae je dvojhviezda, pričom Eta Carinae A je veľmi hmotná hviezda v súhvezdí Lodného kýlu. S jasnosťou 5 miliónovou Sĺnk patrí medzi najžiarivejšie hviezdy vo vesmíre. Hmotnosť tejto žiarivej hviezdy dosahuje cca 100÷200 hmotností Slnka. Sused Eta Carinae A sa tiež nemusí prepadnúť od hanby so svojou hmotnosťou a svietivosťou. Eta Carinae B má hmotnosť okolo 30÷80 hmotností Slnka a svietivosť má blízko jednému miliónu slnečnej svietivostí. Od našej Slnečnej sústavy je táto dvojica vzdialená 7500 svetelných rokov. Svoju najväčšiu slávu dvojhviezda Eta Carinae zažala v roku 1843, kedy sa stala druhou najjasnejšou hviezdou na oblohe. Správanie dvojhviezdy Eta Carinae je podobné novám. Síce nejde o klasický vzťah medzi červeným obrom a bielym trpaslíkom, ale druhá menšia hviezda Eta Carinae B sa môže správať ako biely trpaslík. No oproti novám je aktivita nepravidelnejšia s dlhšími časovými úsekmi zmien.

Pri obehu okolo spoločného ťažiska sa oba hviezdy stretnú na minimálnu vzdialenosť raz za 5,5 rokov. Vtedy sú od seba vzdialené len 225 miliónov km. Ako sme spomenuli, obe zložky sú masívne hviezdy a do okolného priestoru vyvrhujú obrovské množstvo kozmického žiarenia, plynu a prachu. Takéto husté prostredie plne ionizovaného plynu je ideálne pre tvorbu vysokoenergetického žiarenia a častíc. A práve RTG vesmírny ďalekohľad NuSTAR má tvorbu kozmického žiarenia o vysokej energie vystopovať.

Vzťah medzi RTG žiarením o vysokej energie a vysokoenergetickými časticami

Doteraz sme o hviezdnom systéme Eta Carinae vedeli, že smerom k nám prichádza od nej nízkoenergetické RTG žiarenie. Nízkoenergetické, takzvane mäkké RTG žiarenie z Eta Carinae objavil RTG ďalekohľad NuSTAR spoločne s európskym teleskopom XMM-Newton, ktorý pozorovali Eta Carinae od marca 2014 do júna 2016. Zdrojom nízkoenergetickéch žiarenia boli hraničné oblasti medzi oboma hviezdami, kde teplota stúpa na neuveriteľných 40 miliónov °C.

Teleskop NuSTAR je citlivejší na vyššie energie RTG žiarenia a objavil zdroj RTG žiarenia s energiou vyššou ako 30.000 eV, čo je tri krát viac, ako vieme vysvetliť len na základe zrážok hviezdnych vetrov v hraničných oblastiach s vysokou teplotou. Do hry vstupujú elektróny, ktoré sú urýchľované nárazovými vlnami a vysielajú tvrdé RTG žiarenie. A ak sa urýchleným elektrónom podarí uniknúť zo silných magnetických polí a nasmerujú si to smerom k nám, potom my tieto elektróny pozorujeme ako vysokoenergetické častice s energiou vyššou ako 1 GeV (1 miliarda eV). Práve nad týmto vzťahom medzi RTG žiarením a vysokoenergetickými časticami sa zaoberá uvedená štúdia od NASA.

Zdroj:
NASA’s NuSTAR Mission Proves Superstar Eta Carinae Shoots Cosmic Rays (nasa.gov)
‚Superstar‘ Eta Carinae Acts Like a Ginormous Cosmic-Ray Gun, But Why? (space.com)
Superstar Eta Carinae shoots cosmic rays (sciencedaily.com)
Superhvězda Eta Carinae odpaluje částice kosmického záření (osel.cz)