Ozvěny z Velké erupce η Carinae

Hvězda η Carinae v souhvězdí Lodního kýlu (Carina) na jižní obloze je jasná proměnná hvězda, která mění svoji jasnost od −0,8 mag do +7,9 mag. Její současná jasnost je přibližně +4,5 mag. Okolo poloviny 19. století prošla η Carinae mimořádnou erupcí, přičemž se na krátkou dobu stala druhou nejjasnější hvězdou oblohy. Ačkoli astronomové v té době ještě nebyli vybaveni potřebnými technologiemi k detailnímu studiu jedné z největších erupcí nedávné historie, astronomové ze Space Telescope Science Institute nedávno učinili objev, že světelné ozvěny z výbuchu η Carinae k nám přicházejí právě nyní. Tento objev umožnila astronomům moderní technika. Díky světelné ozvěně mohou studovat, co se na η Carinae dělo mezi lety 1838 a 1858, kdy došlo k Velké erupci.

Dodnes neexistuje shoda o tom, jak vlastně η Carinae vypadá, jinými slovy, co je zač. Má se zato, že jde o vícenásobnou hvězdnou soustavu tvořenou nejméně dvěma velmi hmotnými hvězdami spektrálního typu W (Wolfovy-Rayetovy hvězdy). Hmotnější složka má 150 hmotností Slunce, méně hmotná 30 hmotností Slunce. Obě složky obíhají blízko sebe a díky husté mlhovině, která je obklopuje, není možné optickými metodami zjistit ze Země mnoho bližšího. η Carinae je od Země vzdálena 7500 až 8000 světelných let. Wolfovy-Rayetovy hvězdy spalují vodík na helium velmi rychle, takže jejich život na hlavní posloupnosti trvá jen asi 1 milión let (pro srovnání Slunce existuje už 5 miliard let a přibližně dalších 5 miliard let ho ještě čeká). Po skončení existence na hlavní posloupnosti Wolfova-Rayetova hvězda vybuchne jako supernova nebo jako hypotetická, vysoce energetická energetická událost – hypernova. Vzhledem k tomu, že
hvězda je posledních 170 let nestabilní, může výbuch supernovy eventuálně hypernovy nastat téměř kdykoli. Proto je tato hvězda v centru pozornosti astronomů.

Světelné ozvěny (nebo také světelná echa) se proslavila v posledních letech v souvislosti s novou v souhvězdí Jednorožce, která posléze dostala označení V838 Monocerotis. Na první pohled vypadá V838 Mon jako rozpínající se zářící bublina plynu. Světlo vyzářené centrální hvězdou se odráží do všech směrů od vzdalujícího se plynu a prachu, odhozeného dříve touto hvězdou. Část tohoto světla se odráží také směrem k Zemi. Podobný vzhled má i dnešní η Carinae, jen s tím rozdílem, že zatímco V838 Mon vzplanula v roce 2001, η Carinae vzplanula téměř před 170 lety.

Vlastnosti světla odraženého od rozpínající se prachoplynové obálky jsou pozměněny oproti světlu vyzářenému hvězdou. V důsledku průletu rozpínajícím se plynem je ve spektru odraženého světla pozorovatelný modrý posuv (posuv směrem ke kratším vlnovým délkám). Tento posuv je způsoben tím, že plyn se pohybuje rychlostí 210 km/sec. Rychlost zjištěná ze spektra poněkud překračuje rychlost, která vychází z teoretické předpovědi.

Erupce η Carinae je také někdy klasifikována jako „falešná supernova“. Ačkoli při události, která způsobila zjasnění, hvězda přišla asi o 10% celkové energie, zůstává hvězda klidná. Dnes uznávaný model erupcí tohoto typu říká, že náhlé zjasnění hvězdy je spojeno s tím, že hvězda odfoukne svoje neprůhledné vnější vrstvy. Odvržená obálka je natolik tlustá, že dojde k výraznému zvětšení efektivní plochy povrchu, ze kterého je emitováno záření, což způsobí nárůst celkové jasnosti.

Nicméně, aby se mohlo dojít k erupci, musí mít hvězda podle dnes uznávaného modelu teplotu nejméně 7 000 K. Spektrální analýza světla odraženého od plynné obálky η Carinae však ukázala teplotu jen 5 000 K. To naznačuje, že preferovaný model je nesprávný a že přinejmenším v případě η Carinae platí jiný model, zahrnující také vliv samotného výbuchu.

Přesto je toto pozorování poněkud v rozporu s pozorováním z let následujících po erupci. V roce 1870, když se začala používat spektrometrie, si astronomové všimli ve spektru hvězdy emisních čar, které jsou typické pro horké hvězdy. V roce 1890 prodělala η Carinae další menší erupci, a tehdy byla z fotografického spektra naměřena teplota okolo 6000 K. I když to nemusí přesně fungovat v případě velké erupce, je zarážející, že se teplota hvězdy může měnit tak rychle. Může to také znamenat, že dosud uznávaný model neprůhledného větru lépe vyhovuje pro pozdější dobu po erupci nebo pro menší erupce, ale hůře pro dění krátce po velké erupci. Také by to mohlo znamenat, že mechanismy, které se při erupci uplatňují, jsou nejméně dva.

Ať tak či onak, η Carinae je úžasný objekt. Za zmínku stojí, že v rozpínající se obálce kolem hvězdy jsou nehomogenity. Tyto nehomogenity vypadají jako projasněná místa v obálce. V každém případě bude hvězda i nadále sledována jak fotometricky tak spektrometricky.