Gigantyczny obłok i metaliczny wiatr. Tajemnicze odkrycie polskich astronomów

• We wrześniu 2024 roku gwiazda J0705+0612 nagle przygasła aż 40-krotnie.
• Przyczyną była gigantyczna chmura pyłu i gazu, powiązana z masywnym, nieznanym obiektem.
• Skład chemiczny chmury ujawnił obecność metali, m.in. żelaza i wapnia.
• Najprawdopodobniej chmura powstała w wyniku zderzenia planet.

We wrześniu 2024 roku astronomowie zaobserwowali nagłe i niezwykle silne przyciemnienie gwiazdy J0705+0612, oddalonej o około 3000 lat świetlnych od Ziemi. Jasność tej gwiazdy, przypominającej nasze Słońce, spadła aż 40-krotnie i utrzymywała się na tym poziomie do maja 2025 roku. Tak dramatyczne zmiany w blasku gwiazd podobnych do Słońca należą do wyjątkowych rzadkości, co natychmiast wzbudziło zainteresowanie środowiska naukowego.

Zespół badaczy pod kierunkiem prof. Nadii Zakamskiej z Johns Hopkins University postanowił wykorzystać tę niepowtarzalną okazję do przeprowadzenia wielomiesięcznych obserwacji. Oprócz teleskopu Gemini South i teleskopów Magellana w Chile do badań wykorzystano także teleskopy Apache Point Observatory w Nowym Meksyku w USA. 

Analiza danych wykazała, że gwiazda została na długi czas przesłonięta przez rozległą, powoli przemieszczającą się chmurę gazu i pyłu. 

Szacuje się, że ta chmura znajduje się około dwóch miliardów kilometrów od swojej gwiazdy macierzystej i ma średnicę blisko 200 milionów kilometrów. Obserwacje wskazują, że chmura ta nie porusza się swobodnie w przestrzeni, lecz jest grawitacyjnie związana z tajemniczym, masywnym obiektem, który okrąża gwiazdę na odległej orbicie.

Natura tego obiektu pozostaje nieznana, jednak jego masa musi być co najmniej kilka razy większa od masy Jowisza. Wśród potencjalnych kandydatów wymienia się masywną planetę, brązowego karła lub bardzo małą gwiazdę. 

W zależności od tego, czym jest ów obiekt, chmura może być dyskiem otaczającym planetę lub mniej masywną gwiazdę w układzie podwójnym. Bezpośrednie obserwacje gwiazd zaćmiewanych przez takie dyski należą do wyjątkowo rzadkich, dotychczas znano zaledwie kilka podobnych przypadków.

Do badań składu chemicznego chmury, naukowcy wykorzystali najnowocześniejsze instrumenty spektroskopowe dostępne na Gemini South, w tym Gemini High-resolution Optical SpecTrograph (GHOST). W marcu 2025 roku, podczas ponad dwugodzinnych obserwacji, GHOST zebrał widmo gwiazdy, umożliwiając identyfikację pierwiastków obecnych w przesłaniającej ją materii.

Wyniki okazały się niezwykle zaskakujące. W chmurze wykryto obecność wielu metali, pierwiastków cięższych od helu, w tym żelaza i wapnia. Co więcej, dzięki wysokiej precyzji pomiarów po raz pierwszy udało się bezpośrednio zmierzyć ruchy gazu wewnątrz dysku otaczającego drugi obiekt. Okazało się, że wewnątrz chmury panuje dynamiczne środowisko, w którym wieją silne wiatry gazowych metali. 

Precyzyjne pomiary prędkości i kierunku tych wiatrów potwierdziły, że chmura porusza się niezależnie od gwiazdy macierzystej, a czas trwania zaćmienia wskazuje jednoznacznie na obecność dysku wokół drugiego obiektu, krążącego po odległej orbicie.

J0705+0612 jest gwiazdą liczącą ponad dwa miliardy lat, co wyklucza, by chmura była pozostałością po wczesnych etapach formowania się planet w tym systemie. Naukowcy sugerują, że gigantyczna chmura mogła powstać w wyniku zderzenia dwóch planet na obrzeżach układu gwiezdnego. Takie kolizje mogłyby wyrzucić w przestrzeń ogromne ilości pyłu, skał i gazu, tworząc rozległy dysk, który obecnie przesłania światło gwiazdy.

Wśród autorów pracy są Karolina Bąkowska (UMK), Sławomir Bednarz (PŚ), Krzysztof Bernacki (PŚ), Agnieszka Gurgul (UMK), Barbara Joachimczyk (UAM), Krzysztof Kotysz (UW, UWroc), Sebastian Kurowski (UJ), Przemysław J. Mikołajczyk (UW, NCBJ, UWroc), Grzegorz Pojmański (UW), Adam Popowicz (PŚ), Łukasz Wyrzykowski (UW, NCBJ), Michał Żejmo (UZ), Paweł Zieliński (UMK) i Staszek Zola (UJ).