Nové studie naznačují, že před přibližně 4,4 miliony let prošly kolem Slunce dvě obří horké hvězdy, které obohatily okolní plynové oblaky o radiaci a zanechaly trvalé stopy v prostoru kolem naší sluneční soustavy.

Naše sluneční soustava byla kdysi ovlivněna těmito zářivými modrými hvězdami, které se překvapivě přiblížily. Před zhruba 4,4 miliony let se nacházely ve vzdálenosti přibližně 30 až 35 světelných let – což je relativně blízko na astronomické měřítko – a tiše zanechaly svůj otisk v plynu a prachu obklopujících dnešní Slunce.

Tato zjištění prezentuje nový projekt vedený Michael Shullem, astrofyzikem z Univerzity v Colorado Boulder, který se zabývá tím, jak tyto putující hvězdy formovaly „čtvrť“, ve které dnes žijeme.

Oblačnost kolem sluneční soustavy

Sluneční soustava se nevyvíjí v prázdném prostoru. Nachází se uvnitř jemných struktur nazývaných místní mezihvězdné oblaky, které obsahují převážně vodík a hélium s malými množstvími prachu. Tyto oblaky se táhnou přibližně 30 světelných let z jednoho konce na druhý, což odpovídá asi 175 bilionům mil.

Za těmito oblaky leží mnohem větší region nazvaný lokální horká bublina. Tato oblast je typicky považována za kosmickou prázdnotu, kde je mezihvězdný plyn a prach relativně řídký a velmi horký. Astronomové se domnívají, že tato bublina vznikla v důsledku 10 až 20 výbuchů supernov, které zahřály okolní plyn, podobně jako vzduch vyfouknutý do bubliny v mléce.

Shull tvrdí, že tato situace není náhodná. „Fakt, že Slunce se nachází uvnitř tohoto souboru oblaků, které nás mohou chránit před ionizujícím zářením, může být důležitou součástí toho, proč je Země obyvatelná dnes,“ říká astrofyzik. Po miliony let byla naše planeta formována v závislosti na tom, kde se Slunce nachází a co jej obklopuje.

Podivný signál v místních oblakách

Astronomové pozorovali po desetiletí něco zvláštního v těchto blízkých oblačných strukturách. Měření, včetně údajů ze Hubbleova kosmického teleskopu, ukazují, že přibližně 20 procent vodíkových atomů a zhruba 40 procent héliových atomů v těchto oblacích je ionizovaných. To znamená, že ztratily jeden nebo více elektronů a nesou pozitivní náboj,“ říká Shull časopisu The Brighter Side of News.

„Úroveň hélia je obzvláště zvláštní. K tomu, aby se elektrony oddělily od hélia, je zapotřebí více energie než u vodíku, takže jsme očekávali, že hélium se ionizuje méně, nikoli více. Někdy v naší místní části galaxie tyto oblaky byly osvětleny značným množstvím intenzivního ultrafialového a rentgenového světla,“ dodává Shull.

Řešení kosmického puzzle

Shull a jeho kolegové se rozhodli chápat situaci jako kosmickou detektivní záhadu. Položili si jednoduchou otázku: které blízké objekty mají dostatek energie k ionizaci takového množství vodíku a hélia a kdy se dostatečně přiblížily k vytvoření této materie?

Řešení této hádanky znamená vrátit čas zpět. Všechny prvky v našem úseku galaxie se neustále pohybují. Slunce se nyní pohybuje skrze místní plyn rychlostí asi 93 000 kilometrů za hodinu. Hvězdy se pohybují na svých vlastních trajektoriích a obláky plynu a prachu se kloužou a vlní.

„Je to něco jako puzzle, kde se všechny různé části pohybují,“ poznamenává Shull. „Slunce se pohybuje. Hvězdy se vzdalují. Oblaky se také oddalují.“

Pomocí modelů pohybů hvězd a poloh oblaků tým rekonstruoval, jak tato oblast vypadala před miliony let. Když posunuli pohyby zpětně dostatečně daleko, dvě hvězdy se ukázaly jako hlavní podezřelé: Epsilon z souhvězdí Velkého psa a Beta z téhož souhvězdí (Canis Majoris).

Dva horké návštěvníci

V současnosti se Epsilon a Beta z Velkého psa nacházejí více než 400 světelných let od Země. Jsou to hvězdy typu B, více než 13krát hmotnější než Slunce a mnohem horkější. Povrchová teplota Epsilonu dosahuje přibližně 21 000 stupňů Celsia, zatímco povrch Beta se blíží asi 25 000 stupňům. Pro srovnání, povrch našeho Slunce, s teplotou kolem 5 500 stupňů Celsia, vypadá téměř chladně.

Tým provedl výpočty, které naznačují, že tyto hvězdy prošly kolem naší sluneční soustavy před přibližně 4,4 miliony let pouze na 30 až 35 světelných let. Na této vzdálenosti by jejich světlo bylo těžko rozpoznatelné.

„Pokud se vrátíme zpět o 4,4 miliony let, tyto dvě hvězdy by byly 4 až 6krát jasnější než Sirius dnes, což je daleko nejjasnější hvězda na obloze,“ vysvětluje Shull.

Jejich světlo nejen osvětlovalo krajinu, ale intenzivní ultrafialové záření se střetlo s místními mezihvězdnými obláky a uvolnilo elektrony z atomů vodíku a hélia. Tento výbuch energie zanechal za sebou vzory ionizace, které astronomové vidí dodnes jako slabou stopu po něčem, co někdo odešel z místnosti.

Na scéně jsou více než dvě hvězdy

Studie ukazuje, že dvě hvězdy typu B jsou pouze částí příběhu. Shull a jeho kolegové se domnívají, že alespoň šest zdrojů přispělo k ionizaci blízkých oblaků. Kromě Epsilona a Bety z Velkého psa pravděpodobně také tři malé, velmi horké bílé trpaslíky přidaly svoji vlastní ultrafialovou světlo.

Horký plyn vyplňující lokální horkou bublinu také hrál důležitou roli. Tyto dávné exploze supernov ohřály plyn natolik, že stále vyzařuje ultrafialové a rentgenové světlo. Tento pozadí záření stále „peče“ okolní obláky a udržuje některé atomy ionizované.

V souhrnu, radiace od obou procházejících gigantů, bílé trpaslíky a horká bublina odpovídá pozorovaným úrovním ionizovaného vodíku a hélia. Tým dospěl k závěru, že Epsilon a Beta z „Velkého psa“ pravděpodobně přispívají se stejnou ionizační mocí jako horký plyn v samotné bublině.

Proměnlivá čtvrť s dlouhou pamětí

Tato ionizace nebude trvat navěky. Po miliony let pozitivně nabité atomy v místních oblakách pomalu znovu zachytí rozptýlené elektrony a vrátí se do neutrálního stavu. Kosmické otisky těchto procházejících hvězd postupně vyblednou.

Samotné hvězdy míří k dramatickému konci. Hvězdy typu B spalují své palivo rychle. Shull odhaduje, že Epsilon a Beta z Velkého psa vyčerpají své jádra a vybuchnou jako supernovy během několika dalších milionů let.

Budou příliš daleko na to, aby ohrozily život na Zemi, ale vytvoří podívanou.

„Supernova, která vybuchne tak blízko, osvětlí oblohu,“ poznamenává Shull. „Bude velmi, velmi jasná, ale dost daleko na to, aby nebyla smrtelná.“

Praktické důsledky výzkumu

Tato práce poskytuje více než pouhé vysvětlení podivného signálu v blízkém plynu. Pomáhá pochopit, jak širší galaktické prostředí může ovlivnit podmínky na Zemi.

Studie naznačuje, že místní mezihvězdné obláky mohou fungovat jako štít, zmírňující část silného záření z horkých hvězd a zahřátého plynu ze supernov. Tento typ skrytí mohl ovlivnit vývoj života tím, že snížil vystavení ionizujícímu záření po miliony let.

Sledováním interakcí hvězd, oblaků a bubliny získávají vědci jasnější představu o tom, co činí určitou část galaxie více či méně příznivou pro život. Použité metody mohou být také aplikovány na jiné hvězdné čtvrtě, což pomůže výzkumníkům posoudit, jak často blízká hvězdná přeletění mohou měnit místní úrovně radiace kolem jiných planetárních systémů. V dlouhodobém horizontu může tato informace nasměrovat hledání obyvatelných světů mimo naši vlastní planetu.

Odkaz: J. Michael Shull et al. Ionization Sources of the Local Interstellar Clouds: Two B Stars, Three White Dwarfs, and the Local Hot Bubble; The Astrophysical Journal, Volume 994, Number 2; DOI: 10.3847/1538-4357/ae10a6

Zdroj: Two blazing stars once raced past the Sun and reshaped our solar system, The Brighter Side of News