Homunkulus, budoucí supernova

Jeden čas to byla druhá nejjasnější hvězda noční oblohy. Eta Carinae patří k nejfotografovanějším vesmírným objektům. A také k těm nejzáhadnějším.

Je s podivem, že tak slavná hvězda dodnes nemá vlastní jméno. Její název vychází z označení řeckým písmenem éta a příjmením Carinae, což nám říká, že jde o jednu z hvězd souhvězdí Lodního kýlu – to je jedna z částí, na které bylo rozděleno rozsáhlé souhvězdí představující loď Argo. Je pozoruhodné, že toto souhvězdí se nachází na Ptolemaiově seznamu z 2. století našeho letopočtu, takže jej zařazujeme mezi „klasická řecká“, přitom spodní část lodi není z Evropy ani severního pobřeží Afriky vidět – celou Loď Argo je možné pozorovat až z oblasti středního a jižního Egypta. A samotná Eta Carinae se na čas ocitla v kuriózním souhvězdí Karlův dub (Robur Carolinum), které na počest britského panovníka Karla II. vytvořil a do své mapy zakreslil Edmond Halley v roce 1678. To je považováno za první relevantní záznam o existenci této hvězdy.

Velká erupce

A čím je Eta Carinae tak slavná? Vyprávění jejího příběhu zpravidla začíná 16. prosince 1837, kdy za teplého letního večera anglický astronom John Herschel, který tehdy pobýval na své observatoři na jihoafrickém mysu Dobré naděje, s úžasem zaznamenal, že Eta Argus (což je jedno z několika jmen, která se pro tuto hvězdu používala před vytvořením dnešního souhvězdí Lodního kýlu) je jasnější než Rigel, nejjasnější hvězda souhvězdí Orionu. Touto událostí se datuje začátek téměř dvacet let dlouhého období extrémního zjasnění označovaného jako Velká erupce.

Avšak tato hvězda byla velmi jasná již nějakou dobu předtím. Záznamy z konce 17. století nejsou zcela spolehlivé, ale zdá se, že tehdy byla očima pozorovatelnou, nepříliš nápadnou hvězdou třetí až čtvrté hvězdné velikosti. V polovině následujícího století ji francouzský astronom Nicolas‑Louis de Lacaille ohodnotil druhou hvězdnou velikostí – byla tedy podobně jasná jako hvězdy Velkého vozu. Ve století 19. pak byla zpočátku hvězdou první velikosti, ale v období Velké erupce dosáhla dokonce záporných hodnot. To znamená, že byla mnohem jasnější než většina hvězd – pro hvězdné velikosti platí, že čím menší číslo, tím vyšší jasnost. Mezi lety 1843 a 1845 byl jasnější jen Sirius. Ve 20. století se naopak stala Eta Carinae hvězdou pozorovatelnou pouze dalekohledem. Nyní je opět vidět očima a má přibližně čtvrtou hvězdnou velikost.

Dvojitou bublinu – mlhovinu Homunkulus, která obklopuje a zakrývá dvojhvězdu Eta Carinae –, vyfotografovala kamera WFC3 Hubbleova kosmického teleskopu. Je složena ze snímků v ultrafialovém oboru (280 nm, na snímku modrá barva) a ve viditelném světle (336 a 658 nm). Jde o první pozorování, které zahrnovalo i ultrafialovou část spektra. Současně je to zatím nejpodrobnější obraz tohoto objektu.Snímek NASA, ESA, N. Smith (University of Arizona, Tucson), J. Morse (BoldlyGo Institute, New York)

Hvězdný kanibalismus

Podle dnešních poznatků je Eta Carinae dvojhvězdou. Ale jakou! Menší z dvojice je veleobr, jehož hmotnost odhadujeme na třiceti- až osmdesátinásobek hmotnosti Slunce. Ta větší je sice také označována jako veleobr, ale ve skutečnosti je tak trochu mimo jakékoli kategorie. Patří mezi největší známé hvězdy ve vesmíru. Její hmotnost astronomové odhadují v rozpětí 120 až 200 hmotností Slunce a poloměr v rozsahu 60 až 880 slunečních poloměrů. Kdyby platila horní hranice, pak například ve Sluneční soustavě by povrch hvězdy dosahoval téměř k oběžné dráze Jupiteru. Obě složky se vzájemně obíhají s periodou přibližně 5,5 roku.

Příčina Velké erupce je dodnes jedním z tajemství Eta Carinae. Mezi nejuznávanější hypotézy patří ta nejdivočejší: Původně se jednalo o trojhvězdu. Třetí hvězda byla zřejmě pohlcena tou největší. Při tom bylo do okolí odvrženo obrovské množství plynu – přibližně desetinásobek hmotnosti Slunce.

Na detailní pozorování Eta Carinae se Hubbleův teleskop zaměřil hned po svém vynesení do vesmíru. Tato historická fotografie zveřejněná v květnu 1991 pochází ještě z doby před korekcí optické vady, kterou mělo hlavní zrcadlo teleskopu vinou chyby při výrobě a testování.Snímek J. Hester, Caltech & NASA/ESA

Hvězdný človíček

Fotografie ukazují, že Eta Carinae se nachází v obrovském komplexu mlhovin a hvězdokup. Mlhovinu rozsvěcují čerstvě narozené hvězdy. Tmavé útvary jsou místa, kde se nové hvězdy teprve rodí. Na širokoúhlém snímku vypadá Eta Carinae jen jako jasná hvězda obklopená zářícím plynným závojem (v levé části velkého obrázku). Teprve na detailních fotografiích pořízených Hubbleovým kosmickým teleskopem vidíme dva laloky plynu a prachu. Útvar připomínající plynový měchýř ryb dostal přezdívku Homunkulus (človíček). Slovo souvisí se středověkou a raně novověkou představou miniaturního lidského zárodku, který v ženském těle doroste v hotové miminko.

Homunkulus obklopující Eta Carinae opravdu roste, protože jde o expandující bubliny materiálu odvrženého při erupci v 19. století. Hubbleův teleskop se na tento útvar zaměřil hned po svém vynesení na oběžnou dráhu okolo Země. Ve skutečnosti tuto mlhovinu fotografoval téměř každý z detektorů, které se v ohnisku kosmického dalekohledu vystřídaly za těch bezmála třicet let jeho práce ve vesmíru.

Černobílá fotografie [1] představuje vlastně historický snímek – je pořízena kamerou WF/PC v roce 1991, ještě v době, kdy byla optická soustava Hubbleova teleskopu postižena vadou, která vznikla při výrobě a testování hlavního zrcadla. Zkratka WF/PC znamená širokoúhlá a planetární kamera (Wide-Field / Planetary Camera). Ta byla později nahrazena kamerou WFPC2 – už bez lomítka v názvu, zato s korekční optikou, takže Hubble konečně „viděl“ dokonale ostře. Zatím poslední fotografie zveřejněná v červenci letošního roku je složena ze snímků získaných třetí generací kamery – WFC3. Z názvu vypadlo slovo planetární, které v předchozích generacích popisovalo skutečnost, že čipy těchto kamer byly složené ze čtyř sektorů, z nichž jeden měl menší zorné pole, zato poskytoval větší rozlišení, což se hodilo například při snímkování detailů planet Sluneční soustavy. Nová kamera už má špičkové (a lepší) rozlišení v celém zorném poli.

Zatímco dosud byla Eta Carinae fotografována ve viditelném a infračerveném oboru, obraz pořízený kamerou WFC3 se skládá ze snímků získaných ve viditelném a nově také ultrafialovém záření, které je na fotografii reprezentováno modrou barvou. Jedná se o emisi atomů ionizovaného hořčíku MgII. Je překvapivé, že se tento materiál nachází v mezeře mezi bipolární bublinou a vnějším prstencem plynu, který ji obklopuje. Podle Nathana Smithe ze Stewardovy observatoře Arizonské univerzity, který se výzkumem Eta Carinae dlouhodobě zabývá a který vedl pozorování, při němž byly tyto snímky pořízeny, je to materiál odhozený při Velké erupci, ale dosud se nestihl srazit s plynem, který byl do okolí vyvržen už dříve [2].

Komplex mlhovin v souhvězdí Lodního kýlu. Fotografii složenou ze snímků ve viditelném světle získala širokoúhlá kamera WFI, která pracuje na teleskopu německého Institutu Maxe Plancka a Evropské jižní observatoře na vrcholu La Silla v Chile, jež má průměr 2,2 m. Hvězda Eta Carinae se skrývá v zářící mlhovině v levé části obrázku.Snímek ESO

Budoucí supernova

Příběh má logické pokračování. Astronomové budou v dalších letech sledovat pohyb plynu objeveného díky ultrafialové emisi a pokusí se vypočítat, kdy k odvržení došlo, aby získali přesnější představu o tom, co se před necelými dvěma stoletími odehrálo.

Jestliže o minulosti Eta Carinae se stále ještě spíš dohadujeme, co se stane v budoucnosti, víme téměř s jistotou. Objekt skončí jako supernova – to bude opravdu spektakulární závěrečný ohňostroj. Je dokonce možné, že ten ohňostroj už začal, jen o tom zatím nevíme. Světlo od Eta Carinae k nám totiž letí 7500 roků. Astronomové jsou v napjatém očekávání.