Někteří bílí trpaslíci se tváří, že jsou mladší než ve skutečnosti, a navíc stárnou pomaleji, čímž uvádějí astronomy v omyl. Přes ten mužský rod v názvu se tu jedná o hvězdy. A proč je jejich věk důležitý, zkusím vysvětlit v následujících odstavcích.

Hvězdy fungují jako továrny na výrobu těžších prvků. Z vodíku syntetizují helium, a ještě přitom část energie vydávají jako záření. Děje se to na úkor jejich hmotnosti. Tento proces, zvaný termonukleární fúze, probíhá v jádru hvězdy dlouhou dobu zcela poklidně – v případě Slunce asi tak deset miliard let. Na konci života se ale hvězdě začne nedostávat paliva, jádro se vlivem gravitace hroutí, syntetizují se těžší prvky, uvolňuje se více energie a obálka hvězdy se naopak nadouvá. Přijde chvíle, kdy hvězda už nebude mít dost gravitačních sil, aby ještě více ždímala své jádro, vyráběla další prvky a uvolňovala energii. Fúze v jádru se téměř zastaví a nadmutá obálka se vlastní gravitací zhroutí, aby byla vzápětí odhozena a vytvořila oblak plynu a prachu – planetární mlhovinu. Obnažené jádro je tedy oním bílým trpaslíkem, hvězdou, která má největší slávu už za sebou.

Následkem kolapsu je v jádře hvězdy slisovaný atom na atomu. Ani elektrony nezůstávají na svých místech. Látku, ze které jsou bílí trpaslíci, označujeme jako degenerovaný plyn. Učebnice astrofyziky říkají, že bílý trpaslík už pak jen postupně vychládá, žádná fúze v něm neprobíhá a vývoj chladnutí v průběhu následujících miliard let je tak dobře matematicky a fyzikálně popsaný, že lze bílé trpaslíky použít k určování věku hvězdokup či jakýchkoli skupin hvězd, v nichž bílé trpaslíky objevíme. Mlčky se tu předpokládá, že celá skupina vznikla současně. Bílé trpaslíky tudíž používáme jako kosmické hodiny.

Pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu astronomové zkoumali bílé trpaslíky ve dvou různých kulových hvězdokupách, jež nesou nepoetické označení M3 a M13. Obsahují desítky až stovky tisíc hvězd, které vzájemná gravitační síla udržuje v klubku tvaru koule. V takovém návalu není problém najít spoustu bílých trpaslíků, zvlášť když takto končí svůj život až 98 % hvězd. Do výzkumu jich bylo zahrnuto více než sedm set.

V září letošního roku astronomové publikovali překvapivý výsledek. Ukázalo se, že někteří bílí trpaslíci si udrželi vodíkovou obálku a může v nich fúze probíhat. To ovšem způsobuje, že chladnou pomaleji a – jak už víme z úvodu – jeví se být mladší. V M13 jsou dvě populace trpaslíků. Těch, již si pomáhají fúzí, je tam sedm z deseti. Neukáznění trpaslíci pak způsobují, že naše kosmické hodiny se mohou s realitou rozcházet až o miliardu let. Naopak ve hvězdokupě M3 se takoví maskující se trpaslíci nevyskytují, a tudíž představovala kontrolní skupinu.

Zní to jako efekt motýlích křídel. Pár bílých trpaslíků se omlazuje mejkapem termonukleární fúze a astronomové jsou z toho vedle o miliardu roků. Bílí trpaslíci nejsou tím, čím se ještě nedávno zdáli být. A věk je u hvězd jen obtížně určitelné číslo.

LN, 6.11.2021

Autor je pracovníkem Hvězdárny a planetária hl.m. Prahy