7000 sekund pekla
Ultradlouhé záblesky gama: smrt hvězd z počátků vesmíru?

Analýza vzácného signálu z hlubin vesmíru naznačuje, že ho způsobil zánik obří žhavé hvězdy s malým podílem těžkých prvků. Takové hvězdy se daly nejlépe potkat, když byl vesmír mladší než dnes.

Záblesky gama jsou nejenergičtější událostí v celém známém vesmíru. Kdyby k nějakému došlo v blízkosti Země, asi bychom byli během pár vteřin všichni mrtví. Naštěstí jsou vzácné. Všechny, které se zatím povedlo pozorovat, přišly z prostoru mimo naši Galaxii. Vědci donedávna rozeznávali dva druhy těchto událostí. Krátké, které trvají do dvou sekund, a delší, které mívají o několik málo sekund víc. V posledních letech se však povedlo zachytit tři zvláštní události, jež trvaly ještě přibližně tisíckrát déle. Astronomové je proto začínají odlišovat od ostatních.

Nedávno k nim přibyl další takový záblesk. Jako první ho zachytil 25. září 2013 v 04.11,24 greenwichského času varovný teleskop družice Swift, která obíhá ve výšce necelých 600 kilometrů nad zemí. Ihned poté se na zdroj kosmické energie zaměřily další dva přístroje na palubě sondy, rentgenový a ultrafialový dalekohled. Následovaly je observatoře na Zemi. Sám výtrysk záření gama trval něco okolo dvou hodin. Po první fázi záblesku přišlo doznívání v rentgenové a radiové oblasti, které se dalo zaznamenat ještě asi tři měsíce.

Smrt titána

Skupina vědců vedená Luigim Pirem z italského národního astrofyzikálního ústavu v Římě teď zveřejnila na webu arXiv.org podrobný rozbor události včetně návrhu, co ji mohlo způsobit. Tvrdí, že to byl zánik modrého veleobra. Je to neobvyklý druh obrovských a žhavých hvězd. Jsou desetkrát až stokrát větší než Slunce. Jejich povrchová teplota se pohybuje mezi deseti a padesáti tisíci kelviny, zatímco povrchová teplota Slunce je jen 5778 K (změna teploty o jeden kelvin je stejná jako o jeden stupeň Celsia. Kelvinova stupnice však začíná na -273,15 °C, pozn. red.).

Hvězda, která způsobila zářijový záblesk, musela být vskutku nadmíru vzácná. Z matematických modelů vychází, že obsahovala velice málo těžkých prvků. Nejspíš ji tvořil téměř výlučně vodík a hélium. Takové hvězdy vznikaly jen brzo po velkém třesku.

V jádrech hvězd se totiž mění lehké prvky na těžší. Když zanikají, vymršťují jejich smrtelné křeče těžké prvky do okolního prostoru. Časem z nich vznikají zase další hvězdy, které už ovšem často obsahují víc těžkých prvků, jako je třeba uhlík nebo neon, než předešlá generace.

Profil pachatele

Že byla hvězda, která záblesk způsobila, opravdu obrovská, se dá soudit z délky jeho trvání. Záření gama vydává hmota padající při zhroucení hvězdy do černé díry, která vznikne v jejím středu. Čím delší je pád, tím větší musela mít hvězda poloměr. Každá hvězda, včetně Slunce, také chrlí do prostoru velké množství částic. Většinou jsou to elektrony a protony. Říká se tomu hvězdný vítr. Když hvězda zanikne, musí záření, které její výbuch provázelo, projít clonou z jejího vlastního větru.

Ze spektra rentgenové ozvěny zářijového záblesku gama se zdá, že hvězda, z jejíhož zániku pochází, ztrácela jen málo hmoty. Souvisí to s obsahem těžších prvků.

Čím je totiž atom těžší, respektive čím víc má protonů v jádře, tím složitější má i elektronový obal a tím víc fotonů může zachytit. Hmota hvězd z recyklovaného materiálu tak víc překáží světlu. To ji víc odstrkuje do prostoru. Vítr z hvězd s menším podílem těžkých prvků je proto slabší.

Jako šafránu

Jak předpokládaný poloměr hvězdy, tak vlastnosti rentgenové ozvěny tedy odpovídají profilu modrého veleobra s malým podílem těžkých prvků. Vysvětlovalo by to také, proč jsou ultradlouhé záblesky gama tak vzácné. Podobných hvězd už totiž bude ve vesmíru zbývat jen hrstka.

Je jich mnohonásobně méně než předpokládaných původců dalších dvou typů záblesků. Ty úplně nejkratší zřejmě vznikají při srážkách neutronových hvězd. Delší zase při zániku obyčejných obřích hvězd obsahujících už několikrát zpracovanou hmotu.