Hvězdný motýl se líhne z prachové kukly

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře 23/2015

Snímek v úvodu: Na záběrech, které patří k nejdetailnějším, jaké kdy byly pořízeny pomocí dalekohledu ESO/VLT, se poprvé podařilo zachytit, jak u stárnoucí hvězdy vzniká planetární mlhovina připomínající motýla. Pozorování rudého obra s označením L2 Puppis provedená ve viditelném světle pomocí nového přístroje SPHERE v pracovním módu ZIMPOL rovněž jasně ukázala blízkého souputníka sledované hvězdy. Závěrečná stádia vývoje hvězd jsou stále obestřena řadou tajemství a původ takové bipolární mlhoviny se složitým a působivým vzhledem je ještě záhadnější.

Přístrojem SPHERE se podařilo pozorovat ranou fázi vývoje planetární mlhoviny

Hvězda L2 Puppis se nachází ve vzdálenosti asi 200 světelných let od nás a je jedním z nejbližších rudých obrů, o kterém je známo, že vstupuje do závěrečné fáze svého života. Nová pozorování této hvězdy pomocí přístroje SPHERE v pracovním módu ZIMPOL byla provedena ve viditelném světle. Využito při nich bylo vylepšených funkcí adaptivní optiky, která je díky nim schopna opravit výsledný obraz mnohem lépe než běžné procedury. To umožňuje detailněji zkoumat slabší objekty a struktury v blízkosti jasných bodových zdrojů. Jedná se o první publikované výsledky získané s použitím tohoto módu a o dosud nejpodrobnější snímky okolí této hvězdy. [1]

S pomocí módu ZIMPOL je možné získávat záběry s rozlišením až 3krát lepším, než jakého může dosáhnout kosmický dalekohled HST (NASA/ESA Hubble Space Telescope). Nová pozorování zachycují v mimořádných detailech prach obklopující hvězdu L2 Puppis. Podařilo se potvrdit starší výsledky získané na základě pozorování přístrojem NACO. Podle nich by prach kolem hvězdy měl vytvářet disk, který při pohledu ze Země vidíme téměř zboku. Nové snímky však poskytují daleko podrobnější pohled na celou strukturu. Informace o polarizaci světla získané v módu ZIMPOL vědcům rovněž umožnila vytvořit trojrozměrný model prachových struktur. [2]

Astronomové změřili, že prachový disk začíná asi 900 milionů kilometrů od hvězdy, což je o něco větší vzdálenost, než ve Sluneční soustavě dělí Slunce a Jupiter. Ukázalo se rovněž, že z disku vybíhají směrem ven symetrické trychtýřovité útvary obklopující hvězdu. Nalezen byl také sekundární bodový zdroj ve vzdálenosti asi 300 milionů kilometrů od primární hvězdy L2 Puppis. Velmi blízký souputník hvězdy je pravděpodobně méně vyvinutý rudý obr s podobnou hmotností.

Velké množství prachu obklopující pomalu umírající hvězdu a přítomnost sekundární složky znamená, že se jedná přesně o takový typ systému, u kterého se předpokládá vznik bipolární planetární mlhoviny. Tyto tři vlastnosti jsou nezbytné, ale pokud se z této kukly má následně vylíhnout překrásný kosmický motýl, je zapotřebí ještě jedna věc – určitá dávka štěstí.

Hlavní autor článku Pierre Kervella vysvětluje: „Původ bipolárních planetárních mlhovin je jedním z klasických problémů moderní astrofyziky. Složitá je především otázka, jakým způsobem hvězdy navracejí množství vytvořených těžkých prvků zpět do vesmíru – což je velmi důležitý proces, neboť se jedná o hmotu, která bude následně využita při vzniku příštích generací planetárních systémů.“

Kromě rozevlátého disku kolem hvězdy L2 puppis se členům týmu podařilo objevit dvojici kónických útvarů, které vycházejí kolmo z disku. Co je ale důležitější, uvnitř těchto útvarů byla nalezena dvojice dlouhých pomalu se zakřivujících výtrysků hmoty. Na základě toho, odkud tyto výtrysky vycházejí, se členové týmu domnívají, že jeden z nich mohl vzniknout jako důsledek interakce hmoty z hvězdy L2 Puppis s hvězdným větrem a radiačním tlakem souputníka. Druhý je ale pravděpodobně důsledkem kolize hvězdného větru těchto hvězd, anebo může být zapříčiněn přítomností akrečního disku u sekundárního objektu v systému.    

Ačkoli zde zůstává řada nezodpovězených otázek, existují dvě hlavní teorie popisující vznik bipolárních planetárních mlhovin, a obě vycházejí z předpokladu existence dvojhvězdného systému [3]. Nová pozorování naznačují, že v případě L2 Puppis se uplatňují oba navrhované procesy, a zdá se být tedy velmi pravděpodobné, že tento hvězdný pár se časem stane původcem planetární mlhoviny ve tvaru motýla.  

Pierre Kervella dodává: „Jelikož souputník obíhá kolem L2 puppis s periodou pouze několik let, očekáváme, že bude možné pozorovat, jak sekundární složka ovlivňuje tvar disku kolem centrální hvězdy. Bude tak možné sledovat vývoj prachových útvarů kolem hvězdy takřka v reálném čase. A to jsou mimořádně vzácné a nadějné vyhlídky.“

Poznámky

[1] SPHERE/ZIMPOL využívá speciální adaptivní optiku k vytvoření pouze difrakcí limitovaných snímků, které jsou mnohem blíže teoretickému limitu rozlišovací schopnosti dalekohledu jako takového (pokud by se s ním pozorovalo mimo zemskou atmosféru). Díky tomu je také možné sledovat mnohem slabší objekty v blízkosti jasné hvězdy. Na rozdíl od většiny snímků pořízených dříve s pomocí adaptivní optiky, byly tyto získány ve viditelném světle, tedy na kratších vlnových délkách než má infračervené záření. Díky těmto faktorům bylo možné pomocí dalekohledu VLT nasnímat mnohem detailnější záběry. Ještě větší prostorové rozlišení je možné dosáhnout pomocí interferometru VLTI, který však nevytváří snímky přímo.  

[2] Prach v disku velmi efektivně rozptyluje světlo hvězdy ve směru k Zemi a polarizuje ho. Polarizace vědci využili k vytvoření třídimenzionální mapy obálky (s použitím dat z přístrojů ZIMPOL a NACO) a modelu disku (s pomocí programu RADMC-3D, což je nástroj pro modelování přenosu záření, který využívá sadu parametrů prachových částic k simulování průchodu fotonů takto popsaným prostředím).  

[3] První teorie předpokládá, že prachové částice vytvořené hvězdným větrem umírající primární složky jsou uvězněny na  kruhové oběžné dráze v důsledku hvězdného větru a radiačního tlaku sekundární složky systému. Každé další uvolnění hmoty z hlavní hvězdy je následně nasměrováno přítomným diskem a odchází pryč kolmo v podobě dvou opačně orientovaných útvarů.

Druhá teorie předpokládá, že většina hmoty vyvržené umírající hvězdou dopadá na nedalekou sekundární složku, která si začne vytvářet akreční disk a dvojici mohutných jetů. Zbylá hmota je odtlačena pryč hvězdným větrem umírající hvězdy a vytváří oblak plynu a prachu, podobně, jako u osamocených hvězd. Nově vzniklé bipolární jety sekundární složky, které se pohybují mnohem rychleji než hvězdný vítr umírající hvězdy, následně vytvoří dvojici dutin v okolním prachu. Výsledkem je charakteristický vzhled bipolární mlhoviny.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku s názvem “The dust disk and companion of the nearby AGB star L2 Puppis” autorů P. Kervella a kol., který vyšel 10. června 2015 ve vědeckém časopice Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: P. Kervella (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS/INSU, Francie; Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile; LESIA Observatoire de Paris, CNRS, UPMC; Université Paris-Diderot, Meudon, Francie), M. Montargès (LESIA, Francie;  Institut de Radio-Astronomie Millimétrique, St Martin d’Hères, Francie), E. Lagadec (Laboratoire Lagrange, Université de Nice-Sophia Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, Francie), S. T. Ridgway (National Optical Astronomy Observatories, Tucson, Arizona, USA), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), J. H. Girard (ESO, Chile), K. Ohnaka (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Perrin (LESIA, France) a A. Gallenne (Universidad de Concepción, Departamento de Astronomía, Concepción, Chile).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Pierre Kervella; Departamento de Astronomía, Universidad de Chile; Santiago, Chile; Mobil: +33 628 076 550; Email: pierre.kervella@obspm.fr

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva na ESO.org