Všechny atomy uhlíku ve vesmíru byly vytvořeny v důsledku sloučení tří atomů helia. Astrofyzici však dosud diskutují o tom, jaký typ hvězd je hlavním zdrojem uhlíku.

Přibližně 90 procent všech hvězd končí svůj život jako bílý trpaslík, což jsou velmi husté hvězdné zbytky, které se postupně ochlazují a hasnou během miliard let. Údaje získané astronomy ze Spojených států, Británie, Kanady, Švédska, Itálie a Švýcarska umožňují předpokládat, že bílí trpaslíci byli stejně důležitými zdroji uhlíku jako exploze hmotných hvězd ve formě supernov.

Před úplným shořením zanechávají tyto hvězdy podle vědců důležité dědictví - hvězdný vítr šířící se do okolního prostoru, obohacený chemickými prvky včetně uhlíku, syntetizovanými v hlubokém nitru hvězdy během posledních stádií před smrtí.

Autoři studovali od roku 2018 v Keckově observatoři na Havaji spektra hvězdokup - skupin několika tisíc hvězd, vytvořené z jednoho obrovského molekulárního mraku, přibližně stejného věku a spojených vzájemnou gravitační přitažlivostí.

„Z analýzy pozorovaných spekter se nám podařilo změřit hmotnost bílých trpaslíků. Pomocí teorie evoluce hvězd jsme dokázali vysledovat jejich historii až do prapředků hvězd a zjistit hmotnost ve chvíli vzniku,“ uvádí tisková zpráva Americké astronomické společnosti slova jednoho z autorů výzkumu, Enrica Ramireze-Ruize, profesora astronomie a astrofyziky z Kalifornské univerzity v Santa Cruz.

Vztah mezi počáteční a konečnou hmotou je známý jako počáteční - konečná hmotnostní závislost, což je základní astrofyzikální parametr, který spojuje informace o všech životních cyklech hvězd. Obecně platí, že čím hmotnější byla hvězda při zrodu, tím těžší byl bílý trpaslík po smrti. Tento trend je potvrzen jak teorií, tak údaji z pozorování.

Analýza nedávno objevených bílých trpaslíků v hvězdokupách však přinesla překvapivý výsledek: hmotnosti těchto bílých trpaslíků byly znatelně větší, než se očekávalo, což vedlo ke vzniku „zlomu“ ve vztahu k počáteční a konečné hmotnosti hvězd v určitém rozmezí.

„Naše studie interpretuje tento zlom v počátečních a konečných hmotnostních vztazích jako znamení syntézy uhlíku, produkovaného hvězdami s nízkou hmotností v Mléčné dráze,“ říká hlavní autorka článku, Paola Marigová z Padovské univerzity v Itálii.

Při analýze počátečního a konečného hmotnostního poměru kolem zlomu dospěli vědci k závěru, že uhlík byl šířen hvězdami dvakrát nebo vícekrát hmotnějšími než Slunce, zatímco hvězdy, které byly méně než jedenapůlkrát hmotnější než Slunce, to nedělaly.

Masivnější hvězdy v posledních stádiích života produkovaly atomy uhlíku ve svém horkém nitru a vynášely je na povrch, odkud je hvězdný vítr sfoukával. Simulace prováděná vědci ukázala, že odstranění vnějšího pláště takových hvězd bohatých na uhlík bylo natolik pomalé, že jejich centrální jádra - budoucí bílí trpaslíci - znatelně nabyla na hmotnosti.

„Teď víme, že uhlík pocházel z hvězd, které měly ve chvíli vzniku hmotnost alespoň jedné a půl sluneční hmoty,“ uvádí Marigová.

Autoři se domnívají, že jasné, blízké své smrti hvězdy, velmi podobné předkům bílých trpaslíků, v současné době značně přispívají k emisím vzdálených galaxií, kde se tvoří uhlík.