Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis

Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis

Malířova představa polaru.
Autor: NASA

Systém AM Herculis je prototypem zajímavé skupiny kataklyzmických proměnných, tzv. polarů. Polary jsou zajímavou sondou do procesů přenosu látky mezi dvěma objekty ve dvojhvězdě a jako takové si zaslouží patřičnou pozornost. Vojtěch Šimon z ASU analyzoval rentgenová pozorování výše zmíněného objektu společně s měřeními v optickém oboru s cílem vysvětlit nestálost stavů s vysokou aktivitou.

Jako kataklyzmické proměnné souhrnně označujeme dvojhvězdné systémy, v nichž jedna ze složek již prošla většinou svých životních etap od protohvězdy přes pobyt na hlavní posloupnosti po stádium rudého obra, takže na jejím místě najdeme pouze degenerovaný kompaktní zbytek, v tomto případě bílého trpaslíka. Druhá složka je často hvězda výrazně chladnější a menší než naše Slunce. Ta je obvykle ve fázi hlavní posloupnosti. Výhradní část prostoru vymezená této složce je však omezena společným gravitačním působením s jejím kompaktním průvodcem a její hmota  přetéká přes tzv. librační bod na tohoto průvodce. 

Jako polar pak označíme systém, který obsahuje bílého trpaslíka, na němž je magnetické pole tak silné, že přímo zasahuje do přetoku hmoty z jeho chladného průvodce. Extrémně silné magnetické pole s intenzitou přesahující tisíc tesla zabraňuje tvorbě akrečního disku, který by se v systému normálně vytvořil z přenášené hmoty. Hmota tedy proudí podél smyček magnetického pole přímo do polárních oblastí bílého trpaslíka, kde je zdrojem různých zářivých procesů. Tzv. akreční sloupec vyzařuje cyklotronovým procesem zejména v optické a infračervené oblasti spektra. Dopad hmoty ohřívá fotosféru bílého trpaslíka v polárních oblastech, kde formuje velmi horké skvrny, jež jsou zdrojem měkkého rentgenového záření. V akrečním sloupci se objevuje i tzv. brzdné záření, které pozorujeme v oblasti tvrdého rentgenu. Je tedy zřejmé, že podmínky v akreční oblasti zásadním způsobem ovlivňují charakter zaznamenávaného záření. 

V polarech se s časem střídá výskyt tzv. vysokých a nízkých stavů aktivity. Ve vysokém stavu převládá záření, které způsobuje výše zmíněné procesy, zatímco ve stavu nízkém pozorujeme i výrazný vliv záření pocházejícího z bílého trpaslíka a dárcovské hvězdy. Ve vysokém stavu je pozorovaná jasnost systému obvykle o několik magnitud vyšší, jednotlivé vysoké stavy se však od sebe navzájem také odlišují. Naproti tomu nízké stavy jsou si vzájemně mnohem podobnější, což není příliš překvapivé, vezmeme-li v úvahu, že v nízkých stavech jsou přenos hmoty a její akrece (nabalování) na bílého trpaslíka silně redukovány. Ovšem i v nízkých stavech získává bílý trpaslík od dárce hmotu, a to především prostřednictvím hvězdného větru. 

AM Her je tedy prototypem takového systému. Tedy jde o dvojhvězdu složenou z bílého trpaslíka s hmotností 0,78 sluneční hmotnosti a dárcovské hvězdy spektrálního typu M4-5V s hmotností 0,27 MS. Intenzita magnetického pole bílého trpaslíka dosahuje 1250±500 T. Složky kolem sebe obíhají s periodou 0,13 dne. S touto periodou pozorujeme ve vysokém stavu aktivity tzv. orbitální modulaci v optické i rentgenové oblasti spektra, amplituda této modulace se v čase mění, v některých obdobích dokonce rentgenové zákryty vymizí, nejspíše kvůli mírnému posunu akrečního sloupce od rotační osy. Celková zářivost akrečního procesu dosahuje (2,1±0,7)×1026 W, tedy přibližně polovinu svítivosti Slunce. Vysoké a nízké stavy se nepravidelně střídají, jednotlivé epizody trvají někdy dny, někdy stovky dní. Ve vysokých stavech lze pozorovatelsky rozlišit situaci, kdy látka dopadá buď na jeden nebo na oba póly bílého trpaslíka. 

V. Šimon z ASU využil pozorování dlouhodobé aktivity tohoto zajímavého objektu jednak z rentgenového přístroje Burst Alert Telescope (BAT) na družici Swift, pracujícího v oblasti tvrdého rentgenového záření, dále z celooblohového monitoru MAXI, jenž je umístěn na japonském modulu Mezinárodní kosmické stanice a je citlivý na měkčí rentgenové záření, a pak bohatou databázi pozorování v optickém oboru z databáze Americké asociace pozorovatelů proměnných hvězd (AAVSO). V. Šimon analyzoval pouze období vysokých stavů aktivity, neboť v nízkých stavech byla rentgenová měření velmi slabá, proto zašumělá, a tedy nevhodná pro smysluplnou analýzu. Výběr vysokých stavů byl zvolen tak, aby byly k dispozici současně obě sady pozorování, tedy jak v rentgenovém, tak v optickém oboru.
AM Her vykazuje ve vysokých stavech aktivity modulaci optického záření s amplitudou i více než jedné magnitudy. Do hry navíc vstupuje rotační modulace bílého trpaslíka, což přispívá k rozptylu  rentgenových dat. Vysoké a nízké stavy aktivity byly tedy rozlišeny na základě optických světelných křivek, z nichž byl odstraněn vliv rychlých změn. Zpracovávána byla tedy tři období vysokých stavů aktivity, přičemž na jeden z nich navazovalo nezvykle dlouhé období pomalého poklesu, jež bylo také cílem výzkumu. 

Pozorování byla porovnávána vůči sobě a vyhodnocena statisticky. Histogramy sestavené pro jednotlivé vysoké stavy pro rentgenová a optická data si v jednom případě byly velmi podobné, ve dvou však vykazovaly významné odlišnosti. Obecně se dá říci, že nárůst optické jasnosti je doprovázen nárůstem jasnosti v rentgenovém oboru, ale tato závislost je poměrně složitá. 

Autor pro další porovnávání intenzit v jednotlivých spektrálních oborech zkonstruoval tzv. tvrdosti, tedy poměry intenzit v jednotlivých oborech. Tyto odvozené veličiny dobře vystihují především vzájemný vztah intenzity emise cyklotronového mechanismu (zachycené v optickém oboru) a intenzity brzdného záření (to dominuje v rentgenových pozorováních z obou monitorů). Ze studia vychází, že zatímco poměr intenzit optického vůči rentgenovému záření je v čase vysoce proměnná, tak tvrdost vypočtená pro obě rentgenová pásma se zdá být v jednotlivých vysokých stavech aktivity poměrně stálá. 

Vývoj zmíněných poměrů vystihuje strukturální změny v akreční oblasti bílého trpaslíka i v širším okolí. Svoji roli hraje nepochybně i proměnná míra akrece (nabalování) hmoty, jež může být ovlivněna například výskytem skvrny ve fotosféře dárcovské hvězdy. Charakter přechodu od vysokého k nízkému stavu aktivity ale hypotézu skvrny jako jediného původce poklesu aktivity v případě AM Her nepotvrzuje, svoji roli bude hrát buď výskyt komplexní aktivní oblasti na chladné hvězdě nebo přímá interakce smyček magnetického pole vyvěrajícího z bílého trpaslíka s fotosférou dárcovské hvězdy. V. Šimon také poukazuje na možnost změn tvaru akrečních dopadových skvrn na povrchu bílého trpaslíka. Jeden z vyšetřovaných vysokých stavů vykazoval neobvykle dlouhou vrcholovou fázi, která svědčí o přítomnosti polostabilní hmotové struktury v těsném okolí dárcovské hvězdy, jakou by mohla být například protuberance. 

Celkově svědčí proměnná aktivita AM Her ve vysokých stavech o neobyčejně komplexní podstatě přetoku hmoty ve zdánlivě jednoduchém systému tvořeném pouhými dvěma objekty. Dlouhodobé změny jsou nejspíše důkazem velkého vlivu magnetického pole na zmíněný přetok, a to jak magnetického pole pocházejícího z bílého trpaslíka, tak lokálních magnetických polí formujících aktivní jevy v atmosféře druhé složky. 

REFERENCE

Šimon, V., Evolution of the optical and hard X-ray activity of AM Her in a season dominated by the high states, Astrophysics and Space Science 361 (2016) article id. 235

KONTAKT

RNDr. Vojtěch Šimon, Ph. D.
Stelární oddělení Astronomického ústavu AV ČR
Email: vojtech.simon@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Stelární oddělení Astronomického ústavu AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.



Seriál

  1. Na čem se pracuje v Ondřejově (1): Objev prvních B[e] nadobrů v Galaxii v Andromedě
  2. Na čem se pracuje v Ondřejově (2): Meteority Příbram a Neuschwanstein nedoprovázejí malá tělesa
  3. Na čem se pracuje v Ondřejově (3): Cesta k seismologii slunečních protuberancí
  4. Na čem se pracuje v Ondřejově (4): Předpověď slupky v galaxii NGC3923: cesta k ověření alternativní teorie gravitace?
  5. Na čem se pracuje v Ondřejově (5): Zašpinění bílí trpaslíci s magnetickým polem
  6. Na čem se pracuje v Ondřejově (6): Proudění plazmatu kolem slunečních skvrn
  7. Výzkumy na AsÚ AV ČR (7): SPLAT - mocný nástroj pro zobrazení a jednoduchou analýzu spekter
  8. Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách
  9. Výzkumy na AsÚ AV ČR (9): Hvězda v prachové obálce v okolí černé veledíry
  10. Výzkumy na AsÚ AV ČR (10): Střižné proudění ve sluneční atmosféře jako generátor elektrického pole
  11. Výzkumy na AsÚ AV ČR (11): Komplikovaná rotace planetky Apophis ovlivňuje její let Sluneční soustavou
  12. Výzkumy na AsÚ AV ČR (12): Protony slunečního větru ve vzdálenosti jedné astronomické jednotky od Slunce
  13. Výzkumy na AsÚ AV ČR (13): Chladný plyn v mezigalaktickém prostoru vytržen z galaxie ESO 137-001
  14. Výzkumy v AsÚ AV ČR (14): Bílá erupce pozorovaná spektrografem IRIS
  15. Výzkumy v AsÚ AV ČR (15): Be hvězda v těsné dvojhvězdě s horkým podtrpaslíkem
  16. Výzkumy v AsÚ AV ČR (16): Vliv rotačního směšování a metalicity na ztrátu hmoty hvězdným větrem
  17. Výzkumy v AsÚ AV ČR (17): Osiřelé penumbry jako testovací materiál pro teorii slunečních skvrn
  18. Výzkumy v AsÚ AV ČR (18): Detailní modely gravitačního pole Země
  19. Výzkumy v AsÚ AV ČR (19): Nejpřesněji určené parametry binární planetky
  20. Výzkumy v AsÚ AV ČR (20): Jasná Perseida s neobvykle vysokou počáteční výškou
  21. Výzkumy v AsÚ AV ČR (21): Prostorové mapování galaktického centra pomocí rentgenové polarimetrie
  22. Výzkumy v AsÚ AV ČR (22): Vliv atmosféry a oceánů na polohu rotační osy Země
  23. Výzkumy v AsÚ AV ČR (23): Analytický model Birkelandových proudů
  24. Výzkumy v AsÚ AV ČR (24): Ověřování zákrytového modelu proměnných aktivních galaktických jader
  25. Výzkumy v AsÚ AV ČR (25): Urychlování elektronových svazků ve slunečních erupcích
  26. Výzkumy v AsÚ AV ČR (26): Jak rotují kometární meteoroidy?
  27. Výzkumy v AsÚ AV ČR (27): Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem
  28. Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou
  29. Výzkumy v AsÚ AV ČR (29): Rozšiřování magnetických trubic nad slunečními aktivními oblastmi
  30. Výzkumy v AsÚ AV ČR (30): Jak souvisejí astrosféry a astroohony s urychlováním částic kosmického záření?
  31. Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
  32. Výzkumy v AsÚ AV ČR (32): Upřesnění základních parametrů planetky Apophis
  33. Výzkumy v AsÚ AV ČR (33): Možnosti měření magnetických polí ve sluneční chromosféře, přechodové oblasti a koróně
  34. Výzkumy v AsÚ AV ČR (34): Oblak G2 přežil průlet kolem centra Galaxie a je zřejmě mladou hvězdou
  35. Výzkumy v AsÚ AV ČR (35): Mateřské těleso meteoritu Čeljabinsk opět neznámé
  36. Výzkumy v AsÚ AV ČR (36): Nové dvojhvězdy s horkou podtrpasličí hvězdou a vlastnosti této populace hvězd
  37. Výzkumy v AsÚ AV ČR (37): Rekonstrukce vzhledu aktivního galaktického jádra
  38. Výzkumy v AsÚ AV ČR (38): Simulace chování astrofyzikálního plazmatu v extrémních podmínkách
  39. Výzkumy v AsÚ AV ČR (39): Drakonidy 2011 z letadla
  40. Výzkumy v AsÚ AV ČR (40): Kapitoly v učebnici Asteroids IV i od pracovníků AsÚ
  41. Výzkumy v AsÚ AV ČR (41): Balíček programů pro analýzu nemaxwellovských rozdělovacích funkcí částic ve sluneční atmosféře
  42. Výzkumy v AsÚ AV ČR (42): Tajemná povaha rentgenového zdroje Her X-1
  43. Výzkumy v ASU AV ČR (43): Vznik penumbry sluneční skvrny v přímém přenosu
  44. Výzkumy v ASU AV ČR (44): Rekurentní novy v galaxii M 31
  45. Výzkumy v ASU AV ČR (45): Možná naleziště ropy v Perském zálivu z gravitačních modelů
  46. Výzkumy v ASU AV ČR (46): Mohou být hvězdné pulsace zdrojem proměnnosti hvězdného větru?
  47. Výzkumy v ASU AV ČR (47): O původu meteorického roje Kvadrantid
  48. Výzkumy v ASU AV ČR (48): ALMA bude pozorovat i Slunce
  49. Výzkumy v ASU AV ČR (49): Vliv rentgenového záření na charakter hvězdných větrů v dvojhvězdách s hmotnou komponentou
  50. Výzkumy v ASU AV ČR (50): Turbulence plazmatu a kinetické nestability v expandujícím slunečním větru
  51. Výzkumy v ASU AV ČR (51): Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie
  52. Výzkumy v ASU AV ČR (52): Mění srážky tvar planetek?
  53. Výzkumy v ASU AV ČR (53): Udržely póry sluneční cyklus v době Maunderova minima?
  54. Výzkumy v ASU AV ČR (54): Supererupce na hvězdě DG CVn
  55. Výzkumy v ASU AV ČR (55): Souvislost oblaků CO s obálkami HI v Mléčné dráze
  56. Výzkumy v ASU AV ČR (56): Nárůst kontinua ve slunečních erupcích – nové možnosti jejich předpovědí?
  57. Výzkumy v ASU AV ČR (57): Katalog videí dokumentujících pád bolidu Čeljabinsk
  58. Výzkumy v ASU AV ČR (58): Tisícileté cykly střední výšky světového oceánu
  59. Výzkumy v ASU AV ČR (59): Model expanze oblaků ve slunečním větru
  60. Výzkumy v ASU AV ČR (60): Detekce dopadů zemských miniměsíců
  61. Výzkumy v ASU AV ČR (61): Lze ze spektra aktivního galaktického jádra usoudit na povahu jeho zdroje?
  62. Výzkumy v ASU AV ČR (62): Lze pozorovat ohřev koróny nanoerupcemi?
  63. Výzkumy v ASU AV ČR (63): Neobvyklá rotace trpasličí galaxie je důsledkem nedávné srážky
  64. Výzkumy v ASU AV ČR (64): Přímé pozorování klouzavé rekonexe dalekohledem GREGOR
  65. Výzkumy v ASU AV ČR (65): Složky těsné vizuální dvojhvězdy 1 Del rozlišeny spektroskopicky
  66. Výzkumy v ASU AV ČR (66): Příčky v galaxiích jako důsledek vzájemného slapového působení
  67. Výzkumy v ASU AV ČR (67): Neobvyklé chemické složení zašpiněného bílého trpaslíka
  68. Výzkumy v ASU AV ČR (68): Hustota průmětů drah umělých družic Země na zemském povrchu a přesnost parametrů gravitačního pole Země
  69. Výzkumy v ASU AV ČR (69): Vlastnosti plazmatu ve slunečních protuberancích
  70. Výzkumy v ASU AV ČR (70): Útok létajících hadů - mohou vodíkové proudy fragmentovat na izolované oblaky vodíku?
  71. Výzkumy v ASU AV ČR (71): Vlastnosti satelitů planetek
  72. Výzkumy v ASU AV ČR (72): Rentgenová aktivita polaru AM Herculis
  73. Výzkumy v ASU AV ČR (73): Analýza spektra bolidu Benešov
  74. Výzkumy v ASU AV ČR (74): Když gravitační síla soupeří s elektromagnetickou – Elektricky nabitá látka v okolí zmagnetizované černé díry
  75. Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?
  76. Výzkumy v ASU AV ČR (76): Deset let optických dosvitů gama záblesků dalekohledy BOOTES


O autorovi

Michal Švanda

Michal Švanda

Doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D., (*1980) pochází z městečka Ždírec nad Doubravou na Českomoravské vrchovině, avšak od studií přesídlil do Prahy a jejího okolí. Vystudoval astronomii a astrofyziku na MFF UK, kde poté dokončil též doktorské studium ve stejném oboru. Zabývá se sluneční fyzikou, zejména dynamickým děním ve sluneční atmosféře, podpovrchových vrstvách a helioseismologií a aktivitou jiných hvězd. Pracuje v Astronomickém ústavu Akademie věd ČR v Ondřejově a v Astronomickém ústavu Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy v Praze, kde se v roce 2016 habilitoval. V letech 2009-2011 působil v Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung v Katlenburg-Lindau v Německu. Astronomií, zprvu pozorovatelskou, posléze spíše „barovou“, za zabývá od svých deseti let. Před začátkem pracovní kariéry působil v organizačním týmu Letní astronomické expedice na hvězdárně v Úpici, z toho dva roky na pozici hlavního vedoucího. Kromě astronomie se zajímá o letadla, zejména ta s více než jedním motorem a řadou okýnek na každé straně. Více o autorovi na jeho webových stránkách svanda.astronomie.cz.

Štítky: Polar, AM Her, Astronomický ústav AV ČR


49. vesmírný týden 2016

49. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 5. 12. do 11. 12. 2016. Měsíc bude v první čvrti, uvidíme Lunar X? Večer je krásně vidět Venuše na jihozápadě. Mars je výše a skoro nad jihem. Ráno je pěkně viditelný Jupiter. Slunce se po krátkém zvýšení aktivity opět uklidnilo. Poté, co došlo k selhání horního stupně rakety Sojuz, zřítila se nad Ruskem nákladní loď Progress, původně určená k zásobování ISS. Pokud se v tomto týdnu povede start japonské zásobovací lodi HTV, bude to pro osazenstvo stanice úplně v pohodě. Kromě tohoto startu se očekávají ještě další čtyři.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

VdB149, VdB150, LDN1235 - prach v souhvězdí Cephea

Souhvězdí Cephea je cirkumpolárním souhvězdím naší severní oblohy. Podobně jako například Velká medvědice, jejíž část označujeme lidovým jménem Velký vůz. Ale přeci … Velký vůz pozná téměř každý, o Cepheovi mnoho z „neastronomů“ možná ani neví. A astronom? Ten nás většinou odbude větou typu:

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Lunární X

Další informace »