Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách

Výzkumy na AsÚ AV ČR (8): Druhotná tvorba hvězd ve vznikajících galaxiích a hmotných hvězdokupách

Výsledek 3D hydrodynamické simulace druhotné tvorby hvězd ve hmotných hvězdokupách: hustota (vlevo nahoře), teplota (vpravo nahoře) rychlost (vlevo dole), model (vpravo dole) Autor: Astronomický ústav AV ČR
Výsledek 3D hydrodynamické simulace druhotné tvorby hvězd ve hmotných hvězdokupách: hustota (vlevo nahoře), teplota (vpravo nahoře) rychlost (vlevo dole), model (vpravo dole)
Autor: Astronomický ústav AV ČR
Je známo, že ke zrodu hvězd dochází v chladných místech obřích molekulárních oblaků. Hmotnosti hvězd jsou však mnohonásobně nižší než jsou hmotnosti jednotlivých oblaků, proces fragmentace oblaků vede ke vzniku hvězdokup. Menší, rychle se rozpadající skupiny zahrnující desítky až stovky hvězd, se nazývají OB asociace. Větší otevřené hvězdokupy zahrnující tisíce až desítky tisíc hvězd žijí déle. Kulové hvězdokupy, kterých známe v Mléčné dráze zhruba 150, jsou složeny ze stovek tisíců až miliónu hvězd. Tyto hvězdné soustavy patří k nejstarším objektům, jejichž stáří je srovnatelné se stářím samotného vesmíru. Podobně velké soustavy vznikají během srážek galaxií, což je známo např. z pozorování srážky dvojice spirálních galaxií nazvané Tykadla. Okolnosti zrodu hmotných hvězdokup jsou však zahaleny tajemstvím a jsou předmětem dohadů a polem soutěže několika alternativních teorií.

Donedávna platila představa, že kulové hvězdokup jsou jednoduché hvězdné soustavy skládající se z hvězd stejného stáří a stejného chemického složení, které je dáno skladbou mateřského molekulárního oblaku. Během posledního desetiletí bylo však nutno dosavadní představy zcela zrevidovat. Přesná fotometrická pozorování pomocí Hubblova vesmírného dalekohledu a spektroskopická pozorování pomocí VLT odhalila významné nehomogenity. Hlavní posloupnost na jejich Herzsprung-Russelových diagramech je rozštěpena, což ukazuje na přítomnost více hvězdných populací s různým chemickým složením. Protože složení hvězdných populací se liší především v produktech hoření vodíku, vyvolává to představu samo-obohacení, kdy hvězdy obohacené populace jsou následující hvězdnou generací vznikající z mezihvězdné hmoty obohacené o produkty termojaderných reakcí předchozích generací hvězd.

Hmotné hvězdy sice obohacují své okolí prostřednictvím hvězdných větrů nebo výbuchů supernov, avšak tento plyn je velmi horký (více než 1 mil. Kelvinů) a uniká rychle z prostoru hvězdokupy. Další generace hvězd z něj může vzniknout pouze tehdy, pokud je hvězdokupa schopna si plyn udržet až do jeho ochlazení. Tento zdánlivý rozpor mezi unikáním hvězdných větrů z hmotných hvězdokup a druhotnou tvorbou hvězd vysvětluje J. Palouš a R. Wünsch z AsÚ společně s G. Tenorio-Tagle z Mexika. S pomocí analytických výpočtů a hydrodynamických simulací na superpočítačích ukázali, že pokud je hvězdokupa dostatečně hmotná, dochází uvnitř hvězdokupy k velmi rychlému ochlazení horkého plynu tzv. termální nestabilitou. Dojde tak ke vzniku hustých chladnějších oblaků, které silné gravitační pole hvězdokupy udrží uvnitř.

Odpověď na otázku, jak hmotných hvězdokup se tento jev týká, záleží na řadě mechanismů, jejichž detaily zatím nejsou přesně známy. Ochlazování horkého plynu může např. velmi urychlit, pokud do něj proniknou zrnka prachu, která vznikají při explozích supernov, a postupně se v horkém plynu odpařují. Dalším důležitým procesem je promíchávání horkého plynu s chladným plynem mateřského molekulárního oblaku, který uvnitř hvězdokupy zbyl ve formě hustých vrstev a vláken. K ochlazování mohou také přispět protoplanetární disky mladých málo hmotných hvězd (podobných Slunci), které se do horkého plynu vypaří během prvních několika milionů let jejich života. I přesto, že příspěvek těchto jednotlivých procesů k ochlazování zatím není možné přesně spočítat, jejich celkový vliv je možné odhadnout z pozorování. Spektra mladých hmotných hvězdokup ve srážejích se galaxiích Tykadla a v "dýmající Doutníkové" galaxii M82 totiž ukazují, že horký plyn se chladí více než 10x rychleji, než by se dalo očekávat, kdybychom žádný z těchto procesů nevzali v úvahu.

Další důležitou otázkou je, jak se dále vyvíji husté oblaky, které vznikly uvnitř hvězdokupy termální nestabilitou. Hmotné hvězdy, které jsou v hvězdokupě přítomny prvních 40 milionů let její existence, vysílají do svého okolí velké množství UV záření, které oblaky ionizuje a ohřívá na teplotu okolo 10 000 Kelvinů. To je stále příliš vysoká teplota na to, aby z takového plynu vznikly hvězdy. Pokud se ale v oblacích nashromáždí dostatek hmoty, UV záření okolních hvězd není schopné celým oblakem proniknout, a ohřívá tak pouze tenkou povrchovou vrstvu. Vnitřek oblaku je pak před zářením stíněn (mluvíme v tomto případě o samo-stínění), a může se dále ochladit až na teplotu několika desítek Kelvinů. Tlak v takto chladném plynu je už natolik malý, že nedokáže zabránit gravitaci, aby plyn stlačila a dala tak vznik novým hvězdám. J. Palouš a kolegové spočítali, že v hvězdokupě, která má hmotnost 1 milion hmotností Slunce, může docházet k samo-stínění, a tedy i k tvorbě dalších generací hvězd, během prvních 10 milionů let života hvězdokupy.

Reference: Palouš, J., Wünsch, R. a Tenorio-Tagle, G., On the Onset of Secondary Stellar Generations in Giant Star Forming Regions and Massive Star Clusters, Astrophysical Journal 792 (2014) article id. 105, arXiv:1407.4247
Kontakt: Prof. RNDr. Jan Palouš, DrSc., palous@ig.cas.cz

Spoluautoři článku: Jan Palouš, Richard Wünsch

Převzato z webu Astronomického ústavu 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


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.



48. vesmírný týden 2016

48. vesmírný týden 2016

Přehled událostí na obloze od 28. 11. do 4. 12. 2016. Měsíc bude v novu, večer projde kolem Venuše, která je krásně vidět jako jasná hvězda na jihozápadě. Večer je vidět také Mars, ráno Jupiter. Na Slunci se objevila skvrnka. Čeká nás start nákladní lodi Progress k ISS.

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

Konjunkce Venuše a Měsíce

Konjunkce Venuše a Měsíce

Další informace »