Hvězda starší než vesmír

Měřit věk hvězd je poměrně složitá záležitost. Nedá se to dělat přímo, hvězdy nemají žádné občanské průkazy, které by astronomům na požádání předložily. Ani čas narození není na hvězdách nijak poznat. Dá se ale odhadnout, i když do výpočtu vstupuje několik nejistých předpokladů a chyba výsledku je často obrovská. Přesto, když teď astronomové ohlásili určení věku jedné hvězdy na 14,5 plus minus 0,8 miliardy let, považují to za úspěch.

Kosmický Metuzalém
Biblický Metuzalém svým věkem nesahá hvězdě označené jako HD 140283 ani po kotníky, v porovnání s jinými hvězdami, ale toho přirovnání sedí. Jde totiž o vůbec nejstarší známou hvězdu ve vesmíru. Tedy nejstarší z těch, u kterých se podařilo věk určit. Problém je v tom, že je až moc stará. Stáří vesmíru jako celku se odhaduje na 13,8 miliardy let, stáří hvězdy je o 0,8 miliardy let vyšší, což je přesně hranice chyby. Bývalo však hůř. Dřívější odhady z roku 2000 uváděly stáří hvězdy dokonce 16 miliard let. To už byl problém vyvolávající debaty, jestli jsou špatně naše představy o vesmíru nebo o vývoji hvězd nebo neumíme měřit vzdálenost, která je pro výpočet stáří důležitá.

Hvězdný rychlík
Hvězda HD 140283 nacházející se v souhvězdí Vah, je známa přes sto let jako rychle se pohybující hvězda. Vůči ostatním hvězdám na pozadí se pohybuje rychle proto, že je u Země poměrně blízko a také proto, že sama o sobě letí velkou rychlostí. Ta je skutečně závratná, přesahuje milion kilometrů za hodinu. Nicméně kosmický prostor je tak obrovský, že na obloze urazí hvězda vzdálenost rovnou velikosti měsíčního úplňku až za 1500 let.

Hvězda HD 140283 na snímku části oblohy v souhvězdí Vah|foto: NASA

Přesné oko Hubbla
Hubbleův kosmický dalekohled stále dokazuje, že i 23 let po vypuštění do vesmíru je naprosto jedinečným přístrojem. Právě pomocí něj se teď astronomům podařilo zpřesnit vzdálenost hvězdy HD 140283 a snížit odhad věku hvězdy na přijatelnou hodnotu, která už nebudí takové emoce. Hubbleův dalekohled je natolik přesný, že dokázal zaznamenat pohyb hvězdy přímo v průběhu jen několika hodin měření. Nově určená vzdálenost vyšla na 190,1 světelného roku, což je hodnota, která snižuje věk hvězdy o 2 miliardy let. Předchozí měření vzdálenosti provedl satelit Hipparcos. Ten byl sice ve své době revoluční a přesně změřil vzdálenosti nejbližších hvězd, nicméně Hubbleův kosmický dalekohled dokázal snížit chybu určení vzdálenosti u zkoumané hvězdy pětkrát, a to už je veliký skok.

Svítivost a vzdálenost
Vzdálenost sama o sobě nicméně k určení věku nestačí. Ani stáří člověka, kterého potkáme na ulici, nedokážeme odhadnout podle toho, jak je daleko. Vzdálenost slouží k tomu, abychom vypočítali, jak moc hvězda září. My sice víme, jak je hvězda jasná na obloze, ale to nestačí. Kapesní svítilna může v lese svítit stejně intenzivně jako reflektor auta, stačí ji dát blíž k našemu oku. I hvězdy takto „klamou tělem“ a svítívá hvězda ve velké vzdálenosti, může být stejně jasná jako málo svítivá hvězda ve vzdálenosti malé. HD 140283 má na obloze 7 magnitud, to znamená, že je vidět už v obyčejném triedru. Pokud známe vzdálenost, můžeme zjistit, jak moc svítí ve skutečnosti, tedy kolik energie vyzařuje ze svého povrchu.

Stáří určuje chemie
Ani vzdálenost a svítivost ještě není vše. Musíme mít k dispozici detailní spektrum hvězdy a přehled o jejím chemickém složení. Přesněji řečeno, vědce zajímá především to, jaké chemické prvky v atmosféře hvězdy chybí. První hvězdy ve vesmíru byly tvořeny vodíkem a héliem a ostatní prvky vznikly až termojadernými procesy v nitru hvězd. Po výbuchu této generace hvězd v podobě supernov se nově vytvořené prvky rozptýlily po celé Galaxii a další generace hvězd už měla těžší prvky přímo v sobě. Ty složitější atomy, těžší prvky, které vznikají až ve hvězdách, se tedy nemohou v těch nejstarších hvězdách téměř vůbec vyskytovat. A právě to se potvrdilo u HD 140283, která má zastoupení těchto prvků 250krát nižší než naše Slunce.

Souhvězdí Vah na červnové obloze s vyznačením polohy hvězdy HD 140283|foto: Petr Sobotka

Původ hvězdy
Vysoká rychlost hvězdy i její velké stáří svědčí o tom, že se nenarodila v naší Galaxii. Pochází z nějaké malé, tzv. trpasličí galaxie, která se asi před 12 miliardami let dostala na kolizní kurz s naší Galaxií. Protože ta naše je mnohem větší, z trpasličí galaxie se stala oběť, byla doslova roztrhána na kusy a jednotlivé hvězdy z původní galaxie se staly součástí té naší. Stále se pohybují vysokou rychlostí, ale ne tak velkou, aby unikly pryč. Je to jen dílo náhody, že hvězda HD 140283 právě v těchto tisíciletích prolétá blízko Země a slouží vědcům jako testovací hvězda pro určování stáří. V sousedství tedy máme rekordně starou hvězdu, která téměř „pamatuje vznik vesmíru“.