Mrtvá hvězda promluvila. Astronomové slyší Modré oko

Vzdálený objekt, který astronomové desítky let poslouchali marně, konečně vydal zvuk. Tým vedený Zhang Leiem z Národních astronomických observatoří Čínské akademie věd zachytil slabé rádiové záření z neutronové hvězdy 1E 1207.4-5209, ležící ve středu pozůstatku supernovy zhruba 10 000 světelných let od Země, v naší vlastní galaxii. Hvězda pulzuje jednou za 424 milisekund, což přesně odpovídá její známé rychlosti otáčení.

Přezdívku „Modré oko" (Blue Eye Pulsar) objektu dal Li Di, profesor astronomie na pekingské univerzitě Tsinghua. Vznikla ze snímku, na kterém se nově naměřené rádiové vlny spojily s rentgenovým obrazem jasně zářící neutronové hvězdy. Výsledek opravdu připomíná modré oko.

Když se hvězda zhroutí sama do sebe

Neutronové hvězdy vznikají v okamžiku, kdy masivní hvězda vybuchne jako supernova a její jádro se zhroutí pod vlastní gravitací. Rodí se rotující a obvykle mají tak silné magnetické pole, že roztáčejí nabité částice a vystřelují je pryč v úzkém paprsku, který se pohybuje skoro rychlostí světla. Ten paprsek vyzařuje rádiové vlny, a jak se hvězda otáčí, my na Zemi vidíme jeho pravidelné záblesky. Právě proto takovým objektům říkáme pulzary.

Jenže ne každá neutronová hvězda uprostřed pozůstatku supernovy se chová takhle. Zhruba tucet objevených exemplářů zůstává v rádiovém pásmu úplně tichých. Astronomové jim říkají centrální kompaktní objekty, zkráceně CCO. Jedno z možných vysvětlení jejich mlčení je, že mají příliš slabé magnetické pole na to, aby vytvořily zachytitelný rádiový paprsek.

A právě 1E 1207.4-5209 je mezi nimi vlajkovou lodí. Objevili ho už Helfand a Becker v roce 1984 a od té doby patří k nejzkoumanějším zástupcům celé třídy. Zvláštního významu nabyl, když se stal prvním CCO, u kterého vůbec někdo detekoval pulzace, tehdy ale pouze v rentgenovém záření. Vědci objekt dokonce označovali za „anti-magnetar", tedy mladou neutronovou hvězdu narozenou se slabým dipólovým magnetickým polem.

Celá tahle záhadná rodina čítá přibližně tucet zdrojů, které leží poblíž center mladých pozůstatků supernov ve stáří zhruba tři sta až sedm tisíc let a vyzařují rentgenové záření, aniž by měly protějšek v jakémkoli jiném vlnovém pásmu. Pulzace se dosud podařilo najít jen u tří z nich. I když je jich známo tak málo, jejich výskyt v mladých pozůstatcích naznačuje, že mohou tvořit nezanedbatelnou část všech zrozených neutronových hvězd.

Záhadný zásek v roce 2015

Modré oko má za sebou pozoruhodnou minulost. Supernova, která ho vytvořila, vybuchla před více než 4 100 lety. V roce 2015 si astronomové při rentgenových pozorováních všimli, že hvězda zažila takzvaný spin glitch, tedy náhlé malé zrychlení rotace. To nejspíš způsobuje nějaká porucha nebo přesun materiálu uvnitř neuvěřitelně husté hvězdy.

Leiův tým přišel s vysvětlením, že tento zásek buď posílil, nebo přeorientoval magnetické pole hvězdy, možná obojí zároveň. A právě to mohlo rádiové záření spustit, nebo alespoň zesílit slabé vlny, které tam byly celou dobu. Signál zachytili díky radioteleskopu MeerKAT v Jihoafrické republice. Ten se stal hlavním nástrojem pro studium hlubokého vesmíru, protože jeho široké zorné pole a mimořádná citlivost umožňují sledovat jevy, které bylo dřív těžké zachytit. Nedávno například v rámci projektu MeerTRAP odhalil třicet nových rádiových přechodných pulzarů.

Otázkou zůstává, jak dlouho bude Modré oko promlouvat. Po takovém zásepu se rotace neutronové hvězdy postupně vrací na původní rychlost, a v tu chvíli by rádiové záření mohlo znovu utichnout. Leiův tým navrhuje objekt dál sledovat, aby se ukázalo, jestli k tomu opravdu dojde.

Pokud se ale jejich teorie potvrdí, mohlo by to znamenat, že v galaxii je mnohem víc velice slabých pulzarů, které jsme dosud přehlédli. Staré pulzary, které přetrvávají dlouho po tom, co se pozůstatek supernovy kolem nich rozplynul, také vyzařují jen slabě, protože se jejich otáčení časem zpomaluje. Je docela dobře možné, že jsme některé z nich mylně označili za staré, přestože jsou ve skutečnosti poměrně mladé a jen tiše vysílají.

Objev může vysvětlit i to, proč u některých pozůstatků supernov jako by pulzar chyběl. Nejznámějším případem je rozpínající se oblak trosek po výbuchu supernovy 1987A ve Velkém Magellanově oblaku. Astronomové si jsou na základě nepřímých důkazů celkem jistí, že v jejím srdci neutronová hvězda je, žádné rádiové pulzace ale zatím nikdo nezachytil. Silnější důkazy nedávno přinesl Vesmírný dalekohled Jamese Webba, který odhalil úzké infračervené emisní čáry argonu a síry, vyložené jako ionizující záření z mladého kompaktního objektu. Hledání rádiového pulzaru v pozůstatku 1987A přitom začalo teleskopem Parkes krátce po detekci supernovy a probíhalo na řadě frekvencí až do 8 GHz, zatím bez úspěchu.

Detekci rádiových vln z Modrého oka zveřejnil tým 25. června v časopise Nature Astronomy.