O.S.E.L. - „Pitva“ obří proměnné hvězdy
 „Pitva“ obří proměnné hvězdy
Pomocí největších dostupných dalekohledů astronomové zkoumali prachové a plynné vrstvy měnícího se rudého obra S Orionis (S Ori).


 

 

Zvětšit obrázek
Proměnná hvězda S Ori ve srovnání se Sluneční soustavou. Rudý obr pulsuje v rozmezí žlutého až červeného disku. Vzdálenosti jsou znázorněny v poměru, zatímco průměry Slunce, planet a „masery“ (červené a zelené body) ne. Kredit: ESO

Hvězda každých 420 dnů mění svůj poloměr od 1,9 do 2,3 AU (mezi 400 až 500 poloměry Slunce!). Přibližně od velikosti oběžné dráhy Marsu až do poloviny vzdálenosti mezi Marsem a Jupiterem (hlavní pás planetek).

 

Zvětšit obrázek
Různé fáze S Ori. Červený disk reprezentuje „povrch“ hvězdy, tmavě zelená představuje prachovou obálku. Většina prachu se vytvoří v minimu (první dvě vyobrazení), pak hvězda expanduje ke svému maximu (3. obrázek). Kredit: ESO

 

„Jako kdybychom se dívali na budoucnost našeho vlastního Slunce, které se asi za 5 miliard let stane rudým obrem podobně jako S Orionis,“ řekl astronom David Boboltz (U.S. Naval Observatory). Pak svůj život ukončí jako bílý trpaslík. Hvězda S Ori, ležící v souhvězdí Oriona a patří mezi dlouhoperiodické proměnné hvězdy typu Mira Ceti, označované také miridy. Své jméno dostaly podle své nejznámější zástupkyně - hvězdy Mira (omikron Ceti) ze souhvězdí Velryby (Cetus).

 

 

„Dosud při žádných studiích rudého obra nebyly použity infračervené a radiové snímky současně,“ řekl Boboltz. „To nám ukazuje rozložení jednotlivých vrstev."

 

 

Rudí obři jsou starší verzí Slunce – po vyhoření většiny vodíkového paliva začne hořet helium; hvězda začne zvětšovat svůj poloměr a dostane se do stádia rudého obra. Postupným hořením uvnitř jádra se objem centrální části zmenšuje. Ale toto intenzivní hoření „tlačí“ hvězdný plyn a prach ven do vesmíru a dokáže původní průměr hvězdy (obálku) zvětšit až 100krát (tzv. princip hoření ve slupkách). Následné prudké zmenšení objemu jádra urychlí expanzi obalových částí a hvězda se jasně rozzáří. V závěrečných fázích života dochází k  jednorázovému ale i opakovanému odhazování obálek, které většinou mají sférickou strukturu - prstenec kolem hvězdy (planetární mlhovina).

 

Zvětšit obrázek
Síť radioteleskopů VLBA. Kredit: NRAO

 

Navíc hmota z hvězdy uniká v podobě hvězdného větru - S Ori se tak každý rok zbavuje rychlostí 10 km/s materiálu přibližně hmotnosti naší Země. Hvězda jako Slunce ztratí třetinu až polovinu své hmotnosti v období fáze Mira Ceti.

 

Zvětšit obrázek
Radioteleskop (průměr 25 m). Kredit: NRAO

 

„Hodně materiálu uniká z dosahu hvězdné gravitace a začíná tvořit krásné planetární mlhoviny, " řekl Boboltz. „Ale mnoho plynu a prachu gravitace vtáhne zpět do hvězdy a cyklus začíná úplně od začátku, tak vzniká jeden typ pulsů.“

 

 

Umístění a složení prachových a plynných vrstev v rudém obru bylo až doteď záhadou. Výsledky pozorování zveřejnil Boboltzův výzkumný tým v červencovém Astronomy & Astrophysics.

 

 

„V podstatě jsme zmapovali obálku materiálu okolo těchto hvězd, což dosud nikdo neudělal,“ řekl Boboltz. Poprvé pozorovali 3 oddělené vrstvy ve vnější části hvězdné obálky: molekulovou, prachovou a „maserovou“ (připomíná to jednotlivé slupky cibule). 

 

 

Je velmi důležité, aby astrofyzikové pochopili mechanismus při němž umírající hvězdy ztrácí velkou část své hmoty a procesy v jednotlivých „slupkách“ hvězd. „Proto všichni studujeme hvězdný prach, který se v určité fázi života hvězd vrací zpět do mezihvězdného prostředí, aby mohl být použit pro další generaci hvězd, planet … a lidí,“ řekl Markus Wittkowski (European Southern Observatory).

 

 

 

Zvětšit obrázek
Rozmístění radioteleskopů VLBA. Kredit: NRAO

Astronomové měřili velmi detailně obálku plynu a prachu, který obklopuje hvězdu. Objevili, že prachová obálka z korundu (oxid hlinitý – používá se na výrobu brusného papíru) byla 2krát větší než se předpokládalo. Zrna korundu v prachové obálce hvězdy S Ori mají průměr okolo 1 milióntiny mm (1000krát  menší než průměr lidského vlasu). Také zjistili, že prachový korund je smíchán s velkým množstvím plynného oxidu křemíku (SiO). O této směsi si dosud astrofyzikové mysleli, že jako prach existuje pouze mimo rudé obry.

 

 

Vědci namířili dva největší pozemské interferometry na hvězdu, aby si zblízka „prohlédli“ její vrstvy:
- Very Long Baseline Array (VLBA) - sada 10 radioteleskopů (průměr 25 m) rozmístěná od Havajských po Panenské ostrovy s délkou základny 8 600 km (NRAO - National Radio Astronomy Observatory, Nové Mexiko)
- infračervený Very Large Telescope Interferometer (VLTI) v Cerro Paranal (Chile, ESO) se čtyřmi 8,2m dalekohledy a čtyřmi přemístitelnými 1,8m dalekohledy.

 

Zvětšit obrázek
VLTI se zrcadly o průměru 8,2 m (ESO). Kredit: ESO

Kdyby byly dalekohledy v New Yorku, poznamenal Boboltz, mohli bychom si s jejich pomocí přečíst noviny až v Kalifornii.

 

Pravidelnost radiového a infračerveného zdroje pravděpodobně způsobily, že se S Ori jeví jako „kulička emisí“. Tak astronomové objevili jeho „masery“. Astrofyzikové maser u hvězd nedokáží zcela spolehlivě vysvětlit.

 

 

Maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - zařízení, které zesiluje elektromagnetické záření pomocí stimulované emise v mikrovlnném oboru (stejně funguje v optickém oboru laser).

 

 

 

Zvětšit obrázek
Markus Wittkowski (ESO, Garching u Mnichova, Německo). Kredit: ESO

Dnes víme, že kromě gravitace se na stavbě vesmíru značně podílí i elektromagnetická síla. Je přítomna i v mlhovinách, které jsou „porodnicí“ nových hvězd. V planetárních mlhovinách (odhozených obálkách umírajících hvězd) bylo magnetické pole změřeno v roce 2003 a bylo mnohem silnější než se očekávalo. Jednalo se o okolí 3 rudých veleobrů (S Persei, VY Canis Majoris a NML Cygni), jejichž obálky obsahují prach, plyn a vodní páru. Ta funguje jako přirozený vodní maser (zesiluje světlo o vlnové délce 1,3 cm - přechod mezi dvěma rotačními stavy molekul vody).

 

„Látky jako korund a oxid křemíku, které jsme objevili v S Orionis, mají své vlastní unikátní masery,“ řekl Boboltz. Během několikaměsíčního sledování maserů zaznamenali astronomové extrémní detaily pulzujícího rudého obra.

Sice existuje záznam dalšího měnícího rudého obra TX Cam v souhvězdí Žirafy (Camelopardalis), ale Boboltz očekává, že ho trumfne.

 

„Brzo budeme schopni vytvořit ještě lepší pohledy na pulzující kokon okolo S Orionis, když se budeme dívat na vodní masery,“ řekl Boboltz. Ty se nacházejí v nejvzdálenějších místech „kokonu“  - ve vnějších vrstvách hvězdné obálky. „Také jsme přesvědčeni, že vysvětlíme vznik planetární mlhoviny rudého obra těsně před tím, než skončí svůj život jako bílý trpaslík.“

 

Zdroj:
SPACE

ESO


Autor: Miroslava Hromadová
Datum:09.07.2007 14:45