Všetky atómy uhlíka vo vesmíre sa vytvorili v dôsledku zlúčenia troch atómov hélia. Astrofyzici však doteraz diskutujú o tom, aký typ hviezd je hlavným zdrojom uhlíka.
Približne 90 percent všetkých hviezd končí svoj život ako biely trpaslík, čo sú veľmi husté hviezdne zvyšky, ktoré sa postupne ochladzujú a hasnú počas miliárd rokov. Údaje, ktoré získali astronómovia zo Spojených štátov, Británie, Kanady, Švédska, Talianska a Švajčiarska umožňujú predpokladať, že bieli trpaslíci boli rovnako dôležitými zdrojmi uhlíka ako explózia hmotných hviezd vo forme supernov.
Pred úplným zhorením zanechávajú tieto hviezdy podľa vedcov dôležité dedičstvo – hviezdny vietor šíriaci sa do okolitého priestoru, obohatený chemickými prvkami vrátane uhlíka, syntetizovanými v hlbokom vnútri hviezdy počas posledných štádií pred smrťou.
Autori študovali od roku 2018 v Keckovom observatóriu na Havaji spektra hviezdokôp – skupín niekoľkých tisíc hviezd, vytvorené z jedného obrovského molekulárneho mraku, približne rovnakého veku a spojených vzájomnou gravitačnou príťažlivosťou.
“Z analýzy pozorovaných spektier sa nám podarilo zmerať hmotnosť bielych trpaslíkov. Pomocou teórie evolúcie hviezd sme dokázali vysledovať ich históriu až po prapredkov hviezd a zistiť hmotnosť vo chvíli vzniku, “uvádza tlačová správa Americkej astronomickej spoločnosti slová jedného z autorov výskumu, Enrica Ramireza-Ruiza, profesora astronómie a astrofyziky z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz.
Vzťah medzi počiatočnou a konečnou hmotou je známy ako počiatočná – konečná hmotnostná závislosť, čo je základný astrofyzikálny parameter, ktorý spája informácie o všetkých životných cykloch hviezd. Všeobecne platí, že čím hmotnejšia bola hviezda pri zrode, tým ťažší bol biely trpaslík po smrti. Tento trend potvrdzujú tak teória, ako údaje z pozorovania.
Analýza nedávno objavených bielych trpaslíkov v hviezdokopách však priniesla prekvapivý výsledok: hmotnosti týchto bielych trpaslíkov boli znateľne väčšie, ako sa očakávalo, čo viedlo k vzniku “zlomu” vo vzťahu k počiatočnej a konečnej hmotnosti hviezd v určitom rozmedzí.
“Naša štúdia interpretuje tento zlom v počiatočných a konečných hmotnostných vzťahoch ako znamenie syntézy uhlíka, produkovaného hviezdami s nízkou hmotnosťou v Mliečnej dráhe,” hovorí hlavná autorka článku, Paola Marigová z Padovskej univerzity v Taliansku.
Pri analýze počiatočného a konečného hmotnostného pomeru okolo zlomu dospeli vedci k záveru, že uhlík sa šíril z hviezd dvakrát alebo viackrát hmotnejšími ako Slnko, zatiaľ čo hviezdy, ktoré boli menej ako jedenapolkrát hmotnejšie ako Slnko, to nerobili.
Masívnejšie hviezdy v posledných štádiách života produkovali atómy uhlíka vo svojom horúcom vnútri a vynášali ich na povrch, odkiaľ ich hviezdny vietor sfukoval. Simulácia vykonávaná vedcami ukázala, že odstránenie vonkajšieho plášťa takých hviezd bohatých na uhlík bolo natoľko pomalé, že ich centrálne jadrá – budúci bieli trpaslíci – znateľne nadobudli na hmotnosti.
“Teraz vieme, že uhlík pochádzal z hviezd, ktoré mali vo chvíli vzniku hmotnosť aspoň jednej a pol slnečnej hmoty,” uvádza Marigová.
Autori sa domnievajú, že jasné hviezdy, blízko svojej smrti, veľmi podobné predkom bielych trpaslíkov, v súčasnej dobe značne prispievajú k emisiám vzdialených galaxií, kde sa tvorí uhlík.