Bílý trpaslík LAWD 37, hvězda v souhvězdí Mouchy

Doposud byla měření hmotnosti bílých trpaslíků získána z pozorování bílých trpaslíků v binárních hvězdných systémech. Sledováním pohybu dvou hvězd na oběžné dráze lze newtonovskou fyziku použít k měření jejich hmotnosti. Tato měření však mohou být nepřesná, pokud je trpasličí oběžnice na oběžné dráze dlouhé stovky nebo tisíce let. Orbitální pohyb lze měřit teleskopy pouze na krátkém úseku oběžné dráhy.

Pro zkoumaného bílého trpaslíka bez společníka museli výzkumníci použít přírodní trik zvaný gravitační mikročočka. Světlo z hvězdy v pozadí bylo mírně odkloněno gravitačním pokřivením prostoru trpasličí hvězdou v popředí. Když bílý trpaslík prošel před hvězdou v pozadí, mikročočka způsobila, že se hvězda dočasně jevila posunutá od své skutečné polohy na obloze.

Výzkumníci použili HST, aby přesně změřil, jak se světlo vzdálené hvězdy ohýbalo v gravitačním poli bílého trpaslíka, známého jako LAWD 37. Tato metoda gravitační mikročočky byla u HST poprvé využita v roce 2017 k měření hmotnosti bílého trpaslíka Stein 2051 B. Tento trpaslík je však členem binárního systému.

Zhroucené pozůstatky hvězdy, která vyhořela před miliardou let, LAWD 37, se nachází jen 15 světelných let daleko ve směru souhvězdí Moucha (Musca). Protože je tento bílý trpaslík relativně blízko, máme o něm spoustu dat - máme informace o jeho světelném spektru, ale chybějícím kouskem skládačky bylo měření jeho hmotnosti.

Tým vytipoval bílého trpaslíka díky misi Gaia, která provádí mimořádně přesná měření téměř dvou miliard hvězdných pozic. Ke sledování pohybu hvězdy lze použít více pozorování Gaia. Na základě těchto dat byli astronomové schopni předpovědět, že LAWD 37 v listopadu 2019 projde před hvězdou v pozadí. Vzhledem k tomu, že světlo hvězdy v pozadí bylo velmi slabé, hlavní výzvou pro astronomy bylo vyseparovat její obraz z jasného světla blízkého bílého trpaslíka, který je 400krát jasnější než hvězda v pozadí. Pouze HST může provádět tyto druhy vysoce kontrastních pozorování ve viditelném světle.

Přesnost měření hmotnosti LAWD 37 umožňuje testovat vztah mezi hmotností a poloměrem pro bílé trpaslíky, to znamená otestovat teorii degenerované hmoty v extrémních podmínkách uvnitř mrtvé hvězdy. Vědci tvrdí, že jejich výsledky otevírají dveře pro předpovědi budoucích událostí s pomocí dat satelitu Gaia. Kromě HST lze nyní tato zarovnání detekovat i vesmírným teleskopem Jamese Webba. Protože Webb pracuje na infračervených vlnových délkách, modrá záře bílého trpaslíka v popředí se jeví v infračerveném světle slabší a hvězda v pozadí vypadá jasněji.

Na základě předpovědních schopností Gaie, Sahu pozoruje dalšího bílého trpaslíka, LAWD 66, s pomocí Webbova teleskopu. První pozorování bylo provedeno v roce 2022. Další pozorování budou provedena jako vrcholy vychýlení v roce 2024. Gaia skutečně změnila hru - je vzrušující mít možnost používat data Gaia k předpovídání, kdy se události stanou, a pak je pozorovat. Astronomové chtějí pokračovat v měření gravitačního efektu mikročoček a získat hmotnostní měření pro mnoho dalších typů hvězd.

Einstein ve své obecné teorii relativity z roku 1915 předpověděl, že když masivní kompaktní objekt prochází před hvězdou v pozadí, světlo z hvězdy se bude ohýbat kolem objektu v popředí kvůli deformaci prostoru vlivem jeho gravitačního pole.

Přesně sto let před tímto posledním pozorováním z HST, v roce 1919, dvě britské expedice na jižní polokouli poprvé detekovaly tento efekt gravitační čočky během zatmění Slunce 19. května. Bylo to oslavováno jako první experimentální důkaz obecné teorie relativity - že gravitace deformuje prostor. Einstein byl však pesimistický, že tento efekt by mohl být někdy detekován pro hvězdy mimo naši sluneční soustavu kvůli požadované přesnosti.

• Zdroj: For The First Time Hubble Directly Measures The Mass of a Lone White Dwarf