Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?

Výzkumy v ASU AV ČR (75): Co nám říkají erupce A hvězd o korónách G hvězd?

Malířova představa supererupce na hvězdě slunečního typu.
Autor: © Hiroyuki Maehara

Erupce patří k nejdramatičtějším projevům sluneční aktivity. Již dlouho není žádným tajemstvím, že podobné jevy lze pozorovat i u jiných typů hvězd. Michal Švanda a Marian Karlický z ASU analyzovali statistiku výskytů vzplanutí slunečního typu u hvězd spektrálních typů K, G, F a A a povšimli si výrazné změny statistiky u horkých A hvězd ve srovnání s chladnějšími typy. Odhadli, že hustota energie uvolňovaná erupcemi A hvězd je pět- až šestkrát menší než u G hvězd. Snížená hustota toku energie by elegantně vysvětlila, proč A hvězdy nemají horkou korónu, zatímco hvězdy chladnějších spektrálních typů horkými korónami obklopeny bývají.

Aktivita hvězd slunečního typu bývá obvykle vysvětlována přítomností magnetického dynama, které pohání rotace hvězdy společně s konvekcí probíhající v přípovrchové konvektivní zóně. V závislosti na spektrálním typu a rychlosti rotace tak hvězdy spektrálních typů F až M bývají více či méně aktivní. U některých hvězd jsou pozorovány erupce o mnoho řádů mohutnější než jsou ty nejsilnější zaznamenané erupci na Slunci, odborníci mluví o tzv. supererupcích. Supererupce u hvězd slunečního typu byly jedním ze zásadních „vedlejších“ objevů družice Kepler, jejíž hlavní náplní bylo objevování exoplanet tranzitní metodou.

Hvězdné supererupce mají ve vysokokadenčních světelných křivkách měřených družicí Kepler vždy stejný průběh – rychlý nástup následovaný pomalejším poklesem, celkově trvá nárůst jasnosti erupcí několik desítek minut. Erupce na Slunci mají průběh úplně stejný, jen jako ojedinělé události nejsou kvůli menším zářivým výkonům v celkovém záření ve viditelné oblasti spektra detekovatelné, jsou pod úrovní šumu. Ze změřených světelných křivek lze odhadnout celkovou energii uvolněnou při erupci. Již v roce 2012 si Luis Balona z jihoafrické observatoře povšiml, že náhlá zjasnění erupčního typu je schopen pozorovat i u hvězd spektrálního typu A, které se vyskytovaly v zorném poli monitorovaném Keplerem. A hvězdy však potřebnou přípovrchovou konvektivní zónu nemají.

Data vyhodnocená L. Balonou dále analyzovali M. Švanda a M. Karlický z ASU, zejména je zajímala četnost výskytu erupcí podle jejich energie pro hvězdy různých spektrálních typů. Erupce jsou považovány za proces se samoorganizující se kritičností. Takové procesy bývají dobře ilustrovány na hromadě písku. Budeme-li na takovou hromadu přidávat postupně další zrnka, v určité chvíli se po překročení kritického stavu utrhne lavina. Dalším přidáváním zrn se utrhne další atd. Rozhodně se však nedá říci, že se lavina utrhne vždy po přidání stejného počtu zrnek. Záleží na dalších okolnostech, systém zrn písku na hromadě má tendenci se samoorganizovat. Kdybychom studovali velikost utržených lavin, dospěli bychom k tomu, že jejich četnost podle velikosti bude vykazovat mocninný zákon. Malé laviny budou četnější než ty velké.

Erupce se chovají velmi podobně a i jejich četnost podle energie lze vystihnout mocninnou funkcí. Pro erupce na Slunci je koeficient mocninného zákona blízký hodnotě −2. Z představované studie vyplývá, že pro hvězdy spektrálních typů K až F má koeficient mocninného zákona hodnotu kolem −1,7, zatímco pro hvězdy spektrálního typu A je výrazně plošší, s hodnotou kolem −1,3.

Křivku četností lze použít pro odhad celkové energie uvolněné při erupcích všech mohutností. Hodnota −2 je pro mocninné zákony kritická ještě z jiného důvodu. Je-li křivka plošší, znamená to, že celková energie je dominována vysokoenergetickými událostmi, zatímco křivka strmější naopak svědčí o energetické převaze jevů s energiemi malými. Nepochopitelný titulek náhle dostává smysl. Erupce jsou totiž jedním z myslitelných mechanismů, proč jsou Slunce a Slunci podobné hvězdy obklopeny milion stupňů horkou korónou. Ze studia Slunce však víme, že velké erupce by byly nedostačující, důležitou roli by tedy musely hrát erupce malé, tzv. nanoerupce a menší. Konkurenční hypotézy uvažují ohřev různou formou vln v magnetických polích a doposud nebylo mezi těmito dvěma třídami modelů rozhodnuto.

Tak tedy: hvězdy typu F, G a K mají strmé zákony četností erupcí podle energií a mají kolem sebe horké koróny, hvězdy typu A mají četnosti výrazně plošší. Autoři dokonce vypočetli, že u A hvězd je hustota toku energie erupcemi do atmosféry hvězdy pět až šestkrát menší než v případě srovnávaných G hvězd. Je-li hypotéza ohřevu koróny nanoerupcemi smysluplná, u A hvězd bychom tedy neměli horké koróny pozorovat. A ony se skutečně nepozorují. Přetrvávající rentgenová aktivita svědčící o horké vrstvě v okolí hvězdy má u A hvězd své minimum. Hvězdy chladnější jsou obklopeny korónami, u hvězd teplejších (typů O a B) je rentgenové záření projevem horkého zářením hnaného větru.

Kde se však u A hvězd bere magnetické pole slunečního typu, když nemají potřebné podpovrchové konvektivní zóny? Autoři práce provedli zevrubnou studii literatury. Překvapivě byly na A hvězdy aplikovány i magnetohydrodynamické dynamové modely vyvinuté pro hvězdy slunečního typu. Z těchto simulací vyplývá, že dynamo může dobře fungovat v konvektivním jádře horké hvězdy a není vyloučeno, aby ve formě smyček vzplývalo konvektivně stabilní obálkou hvězdy na její povrch, kde by mohlo formovat jevy podobné sluneční aktivitě, toto pole je však pravděpodobně větších rozměrů a méně strukturované. Autoři dále zjistili, že pro zažehnutí erupcí jsou v atmosférách A hvězd dokonce lepší podmínky. Míra komplexity magnetických polí by nemusela být tak vysoká jako u hvězd chladnějších spektrálních typů. Právě taková pole se však na A hvězdách nejspíše skutečně nacházejí. Erupce tak může vzplanout najednou ve větším objemu. To by elegantně vysvětlovalo jednak posun mocninného zákona k erupcím s vyššími energiemi a jednak  skutečnost, že energie supererupcí u A hvězd je typicky o řád větší než u ostatních studovaných typů.

Článek přijatý k publikaci v the Astrophysical Journal společně s komplexnější studií publikovanou v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society tak ukazuje, že Slunce a hvězdy jsou si velice podobné a že oba obory se mohou inspirovat navzájem. Tentokrát totiž statistika erupcí u A hvězd přidává body pro hypotézu ohřevu sluneční koróny nanoerupcemi proti ohřevu vlnami.

Reference

[1] Švanda, M. a Karlický, M., Flares on A-type stars: Evidence for heating of solar corona by nanoflares?, Astrophysical Journal (2016) v tisku, preprint arXiv:1608.03494

[2] Balona, L., Švanda, M. a Karlický, M., Differential rotation, flares and coronae in A to M stars, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2016) v tisku

Kontakt

doc. Mgr. Michal Švanda, Ph. D.
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR
Email: svanda@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Sluneční oddělení ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR



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
  77. Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?


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: A hvězdy, Astronomický ústav AV ČR, Sluneční supererupce


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

Planety

Hvězdy bloudivé, oběžnice, planety. Několik pojmenování téhož. Ostatně i řecké πλανήτης, neboli planétés, znamená vlastně „tulák“. Pro mnoho z nás obíhá kolem Slunce planet devět. Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto. Ovšem od roku 2006, od valného shromáždění

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Lunární X

Další informace »