Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Výzkumy v AsÚ AV ČR (91): Prášící supernovy a přebytek infračerveného záření u mladých hvězdokup

Výzkumy v AsÚ AV ČR (91): Prášící supernovy a přebytek infračerveného záření u mladých hvězdokup

Mladé hvězdokupy v galaxii M33, konkrétně NGC 604, 595, 588 a 592, byly cílem výzkumu pracovníků ASU.
Autor: Velemir Popov a Emil Ivanov

Supernovy jsou jevy, které skutečně převratně mění své blízké okolí. V minulosti byly supernovy jedním z rozhodujících faktorů ovlivňujících chemické složení vesmíru. Nedávno bylo zjištěno, že tyto dramatické jevy jsou velmi intenzivním zdrojem prachu. Sergio Martínez-González, Richard Wünsch a Jan Palouš z ASU vytvořili studii, jež si kladla za cíl vysvětlit pozorovaný přebytek infračerveného záření v mladých hvězdokupách prachovými pozůstatky po explozích supernov.  

Supernovy, zejména ty z velmi hmotných hvězd, jež vznikají při gravitačním kolapsu jader těchto hvězd, jsou velmi důležitými faktory ovlivňujícími život okolních hvězd ve hvězdokupách. O tom, že supernovy mohou být také jedním z důležitých zdrojů mezihvězdného prachu, se spekulovalo již několik desetiletí. Teoretické modely totiž předpovídají, že v materiálu vyvrženém při výbuchu nastávají vhodné podmínky ke kondenzaci prachových zrn z těkavých prvků. Teprve nedávno bylo ale pozorováním několika relativně blízkých zbytků po výbuších supernov ukázáno, že supernovy prach skutečně vytvářejí. A nezanechávají ho po sobě zrovna málo, supernova pocházející z hvězdy s 13 hmotnostmi Slunce podle teoretických modelů vychrlí do svého okolí desetinu hmotnosti Slunce ve formě prachu, pokud byla předchůdcem supernovy hvězda s 80 slunečními hmotami, bude prachu už více než tři sluneční hmoty. 

Příznaky přítomnosti prachu jsou v pozůstatcích po supernovách pozorovány poměrně běžně, pro mnohé pak máme dokonce i indicie o shlukování prachových zrn, přičemž pak v prašné obálce vznikají nehomogenní zhustky. Prach však nezůstává v mezihvězdném prostředí netknutý, o to méně v prostředí hustých hvězdokup. Zrníčka jsou pod neustálým bombardováním jednak zářením horkých hvězd, ale také nabitých částic, jež jsou neseny v intenzivních hvězdných větrech, což prachová zrna zahřívá a díky tomu je pozorujeme v infračerveném oboru spektra. Navíc se celá prachová obálka postupně rozpíná. Na čele obálky se formují hned dvě rázové vlny, jejichž původ je ve vzájemné interakci pozaďového materiálu s vyvrženou látkou. 

Výbuchy supernov jsou v mladých hvězdokupách časté, proto jednotlivé obálky vzájemně interagují, přičemž se vytváří centrální přetlak, v jehož důsledku se formuje silný vítr vanoucí ven z hvězdokupy, jehož teplota přesahuje milion stupňů a hustota dosahuje až tisíce částic v krychlovém centimetru. Některá prachová zrna se působením okolního prostředí rozpadají tepelnými jevy. 

V mladých hvězdokupách je tak pozorován přebytek infračerveného záření v oblasti vlnových délek kolem jednotek mikronů, který je sice tradičně modelován tepelným zářením prachu s teplotou několika stovek stupňů, ale všechny struktury pozorované ve spektru tímto zjednodušeným modelem nelze vysvětlit. 

Sergio Martínez-González a jeho spolupracovníci z ASU napsali práci, ve které s pomocí numerických simulací pečlivě popsali interakci prachu vznikajícího při výbuších supernov s prostředím hmotných mladých kup a vliv těchto interakcí na celkové záření v mikrometrové oblasti spektra. Autoři nezůstali jen u obecného popisu, ale porovnali vytvořený model s pěti známými mladými hvězdokupami s věkem mezi 4 a 6 miliony let, jež jsou pozorovány v blízké galaxii M33 v Trojúhelníku. Tyto hvězdokupy jsou ještě ve fázi, kdy se v nich supernovy z hmotných hvězd objevují – obecně se soudí, že první supernovy vybuchují 3,5 miliardy let po vzniku kupy. 

Autoři ukazují, že jejich model dobře vysvětluje základní vlastnosti spektrálního rozdělení energie v blízké a střední infračervené oblasti, přičemž se v této oblasti hlavně projevují tři jevy. Jednak tepelné záření chladného prachu s velmi nízkou teplotou okolo deseti kelvinů. Jde o chladný prach nacházející se ve zbytcích molekulárního oblaku, ze kterého hvězdokupa vznikla. Druhá komponenta odpovídá tepelnému záření teplejšího prachu s teplotou 50 až 100 K, jež pochází především od malých prachových zrn. A právě tento prach byl pravděpodobně vytvořen supernovami. Třetí složkou jsou spektrální pásy pocházející od polycyklických aromatických uhlovodíků (PAHů). 

Autoři poukazují na existenci a vliv dalších zdrojů prachu, například prach pocházející z obálek horkých Wolfových-Rayetových hvězd. Podle autorů však tyto složky mají jen zanedbatelný vliv na vlastnosti infračervených spekter ve studované oblasti. Pokud je autory předkládaný model správný, pak je ovšem pozorovaný přebytek v blízké a střední infračervené oblasti jen dočasný a postupně se utlumí, jak bude hvězdokupa stárnout, a výbuchy supernov se stanou vzácnými, až ustanou zcela. Poté převáží celkový vliv prostředí, mezihvězdná látka se dostane do rovnováhy a pozorovaný přebytek infračerveného záření zcela zmizí. 

 

REFERENCE

Martínez-González, S., Wünsch, R., Palouš, J., Can dust injected by SNe explain the NIR-MIR excess in young massive stellar clusters?, Astrophysical Journal v tisku, preprint arXiv:1705.08899

KONTAKT

Mgr. Richard Wünsch, Ph. D. 
Oddělení galaxií a planetárních systémů Astronomického ústavu AV ČR
Email: richard.wunsch@asu.cas.cz

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Oddělení galaxií a planetárních systémů ASU

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
  77. Výzkumy v ASU AV ČR (77): Zdroje záření Lyman-α: Klíč k pochopení minulosti vesmíru?
  78. Výzkumy v ASU AV ČR (78): Hvězdné větry neobvyklých horkých hvězd
  79. Výzkumy v ASU AV ČR (79): Binární bílý trpaslík s magnetickou složkou
  80. Výzkumy v ASU AV ČR (80): Vznik druhé generace hvězd v hustých hvězdokupách
  81. Výzkumy v ASU AV ČR (81): Detekce sopek pod ledovým příkrovem Antarktidy
  82. Výzkumy v ASU AV ČR (82): Pozoruhodný vývoj sluneční póry
  83. Výzkumy v ASU AV ČR (83): Problémy zobrazování vícerozměrných astrofyzikálních dat
  84. Výzkumy v ASU AV ČR (84): Rumunský superbolid byl z neobvyklého materiálu
  85. Výzkumy v ASU AV ČR (85): Fragmentace plynných obálek a vznik dalších generací hvězd
  86. Výzkumy v ASU AV ČR (86): Vzplanutí typu zebra jako diagnostika vlastností plazmatu
  87. Výzkumy v ASU AV ČR (87): Zrcadlová nestabilita v turbulentním slunečním větru
  88. Výzkumy v ASU AV ČR (88): Molekulární plyn v „kometárním“ ohonu galaxie
  89. Výzkumy v ASU AV ČR (89): Jsou aktivní galaktická jádra podobná rentgentovým dvojhvězdám?
  90. Výzkumy v ASU AV ČR (90): Nové určení periody pohybu zemského pólu
  91. Výzkumy v AsÚ AV ČR (91): Prášící supernovy a přebytek infračerveného záření u mladých hvězdokup
  92. Výzkumy v ASU AV ČR (92): Mohou neutronové hvězdy za magnetismus černých veleděr?
  93. Výzkumy v ASU AV ČR (93): Videometeory jako nástroj určení orbit meteoroidů
  94. Výzkumy v ASU AV ČR (94): Kouřové kroužky ve slunečních erupcích
  95. Výzkumy v ASU AV ČR (95): Nalezneme kolem B[e] nadobra pastýřské planety?
  96. Výzkumy v ASU AV ČR (96): Prostorová rekonstrukce protuberance typu tornádo
  97. Výzkumy v ASU AV ČR (97): Globální modely hvězdného větru odhalují menší hmotnostní ztráty horkých hvězd
  98. Výzkumy v ASU AV ČR (98): Je rychlý trpaslík pozůstatkem nepovedeného výbuchu supernovy?
  99. Výzkumy v ASU AV ČR (99): Polarizace rentgenového záření umožní na dálku změřit černou veledíru
  100. Výzkumy v ASU AV ČR (100): Na čem jsme prozatím pracovali…
  101. Výzkumy v ASU AV ČR (101): Hvězdná erupce během planetárního tranzitu
  102. Výzkumy v AsÚ AV ČR (102): Jak zvážit černou veledíru pomocí rentgenových záblesků


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: M33, Astronomický ústav AV ČR, Prach, Supernovy


50. vesmírný týden 2017

50. vesmírný týden 2017

Přehled událostí na obloze od 11. 12. do 17. 12. 2017. Měsíc bude v novu. Večer je vidět Neptun a Uran. Nad ránem je vidět Mars a Jupiter. Týden bude nabitý kosmonautikou. Blue Origin by mohla provést test kabiny pro balistické skoky. SpaceX provedla úspěšně statický zážeh na rampě SLC-40 a očekáváme start s lodí Dragon k ISS. Startovat by měla také čínská raketa CZ-3B, z Nového Zélandu raketa Electron, Ariane 5 s dalšími družicemi Galileo, přistávat má Sojuz MS-05 s částí posádky z ISS a naopak vydat se tam má další posádka v lodi Sojuz MS-07.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Temná mračna v Perseovi, IC348, NGC1333

Titul Česká astrofotografie měsíce za listopad 2017 obdržel snímek „Temná mračna v Perseovi“,  jehož autorem je Evžen Brunner Podzimní čas, zejména v našich končinách, nebývá velkým příznivcem astrofotografů. Ti bojují nejen s tradičními mraky, mlhami a deštěm, ale i s rosením

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Jedna slabá Geminida v oblačnosti

meteor zachycený od 05hod do 07hod.14.12. Byla velká oblačnost .Spatřil jsem celkem 3.

Další informace »