Akreční disky jsou mnohem větší

Tým vědeckých pracovníků, studentů a jejich učitelů se věnoval zejména interagující dvojhvězdě WZ Sagittae (WZ Sge), která se nachází v souhvězdí Šípu (Sagitta). Vizuální a infračervená pozorování interagujících dvojhvězd ukázala, že disky horkého plynu okolo zdegenerovaných hvězd v energetických binárních systémech i okolo superhmotných černých děr v centrech aktivních galaxií jsou pravděpodobně mnohem větší. Některé možná obsahují i temnou hmotu.

„Byli jsme velmi překvapeni rozdílností výsledků, které získaly pozemské optické dalekohledy a infračervený ve vesmíru,“ říká Howell. „Infračervený akreční disk okolo WZ Sge je mnohem větší než dříve viděný pouze prachový. Nová pozorování předpokládají v těchto strukturách přítomnost temné hmoty, která je ve vesmíru všudypřítomná.“

Dvojhvězdu WZ Sge tvoří bílý trpaslík (kompaktní hvězda o velikosti Země, ale s hmotností Slunce) a větší, ale méně hmotný a chladnější hvězdný průvodce. Tím je buď obyčejná hvězda malé hmotnosti nebo hnědý trpaslík. Bílý trpaslík díky své silnější gravitací „okrádá“ svého průvodce o povrchový materiál. A ten postupem času vytvoří okolo bílého trpaslíka akreční disk.

WZ Sge patří mezi hvězdy, které velmi rychle mění svou jasnost, tzv. kataklyzmatické proměnné. Materiál z akrečního disku padá na povrch bílého trpaslíka a to způsobuje vyzáření ohromného množství energie. Hvězdy v takových systémech obíhají okolo společného těžiště ve vzdálenosti odpovídající přibližně vzdálenosti Země – Měsíc, ale s oběžnou periodou od několika hodin až po desítky minut (WZ Sge 81 minut).

„Standardní akreční disk“ vymodelovaný na základě napozorovaných dat je tenký prstenec horkého plynu, který obklopuje bílého trpaslíka nebo černou díru v aktivních galaxiích. Uvnitř disku dochází k teplotní distribuci – nejtepleji je blízko centra a teplota klesá směrem k vnějšímu okraji. Pozorování se uskutečnila ve velkém rozsahu spektra – od rentgenového až k blízkému infračervenému.

Optická pozorování WZ Sge pozemními dalekohledy na observatoři Kitt Peak potvrdila již desítku let známý vizuální vzhled akrečního disku – jeho velikost i teplotu. Střední infračervená pozorování Spitzerem na vlnových délkách 4500 a 8000 nm zcela neočekávaně odhalila mnohem větší, silnější disk chladného prachového materiálu, který obklopuje velkou část plynného akrečního disku. Nově objevený vnější disk sahá do vzdálenosti asi 20krát větší než plynný disk a asi obsahuje tolik materiálu jako středně velká planetka.

„Pravděpodobně všechny naše aktuální modely akrečních disků jsou špatné,“ říká Donald Hoard (Spitzera Science Center), člen výzkumného týmu.

Potvrzení objevu může vést až k přehodnocení dosavadních teoretických modelů, protože formování a vývoj disků závisí na jejich velikosti, teplotě, a složení. Také by mělo dojít k přehodnocení všech dosavadních pozorování systémů obsahujících akreční disky. Navíc prachový mohutnější disk blokuje infračervené světlo a většinu informací přicházejících z centrálního objektu a vnitřních horkých oblastí plynného disku. To vedlo pozorovatele k příliš nízkému odhadu celkové svítivosti centrálního objektu. „Možná to dělá až 50 %,“ říká Howell.

Zřejmě objev akrečního disku kolem WZ Sge bude mít dalekosáhlé důsledky pro astrofyziku, protože prachové disky jsou ve vesmíru všudypřítomné, od planetotvorných systémů až po superhmotné černé díry v srdcích aktivních galaxií (např. některé vzdálené galaxie jsou ve viditelném světle výrazně slabší než ve světle infračerveném).

Výzkum je součástí programu pro studenty a jejich učitele (NOAO Observing Program for Teachers and Students). Tým, který vede astronom Steve B. Howell (National Optical Astronomy Observatory), sledoval WZ Sge 2,1m dalekohledem NSF (National Science Foundation) a 0,9m WIYN (Wisconsin – Indiana – Yale – NOAO) na observatoři Kitt Peak a infračervenou kamerou IRAC (Infrared Array Camera) na Spitzeru.
Na výzkumu se podíleli vědečtí pracovníci Howell, Hoard a Carolyn Brinkworth (Spitzer Science Center), učitel Beth Thomas a student Kimmerlee Johnson (Great Falls Public Schools, Great Falls, MT), učitel Jeff Adkins a student John Michael Santiago (Deer Valley High School, Antioch, CA) a učitel Tim Spuck a student Matt Walentosky (Oil City High School, Oil City, PA).
Objev presentovali 8. ledna v Austinu na 211. konferenci AAS (American Astronomical Society meeting in Austin, Texas, 7. – 11. ledna 2008).

Obrázek: Akreční disk kolem dvojhvězdy WZ Sge – představa dřívější (vlevo) a opravená (vpravo), včetně asymetrického vnějšího disku temné hmoty (umělecká představa na základě napozorovaných dat). Kredit: P. Marenfeld and NOAO/AURA/NSF

Zdroj: http://www.noao.edu