Hvězdné obálky rudého obra

Na hvězdu namířili dva největší pozemské interferometry: radiový VLBA (Very Long Baseline Array) a infračervený VLTI (Very Large Telescope Interferometer). Jak poznamenal astronom David Boboltz (U.S. Naval Observatory), kdyby byly v New Yorku, mohli bychom si s jejich pomocí přečíst noviny až v Kalifornii.

Rudí obři jsou starší verzí Slunce – po vyhoření většiny vodíkového paliva začne hořet helium; hvězda začne zvětšovat svůj objem a dostane se do stádia rudého obra, kdy se původní průměr hvězdy může zvětšit až 100krát. V závěrečných fázích dochází k jednorázovému ale i opakovanému odhazování obálek, které jsou většinou sférické (planetární mlhoviny).

Na obrázku jsou znázorněny vývojové fáze pulsujícího rudého obra S Ori. Červený disk reprezentuje „povrch“ hvězdy, tmavě zelená pak prachovou obálku. Většina prachu se vytvoří v minimu (první dvě vyobrazení), pak hvězda expanduje ke svému maximu (3. obrázek). Kredit: ESO.

„Jako kdybychom se dívali na budoucnost našeho vlastního Slunce, které se asi za 5 miliard let stane rudým obrem podobně jako S Orionis,“ řekl Boboltz. Pak svůj život ukončí jako bílý trpaslík. Hvězda S Ori, ležící v souhvězdí Oriona, patří mezi dlouhoperiodické proměnné hvězdy typu Mira Ceti (miridy). Jméno dostaly podle své nejznámější zástupkyně - hvězdy Mira (omikron Ceti) v souhvězdí Velryby (Cetus).

„Dosud při žádných studiích rudého obra nebyly použity infračervené a radiové snímky současně,“ řekl Boboltz. „To nám umožňuje studovat rozložení jednotlivých vrstev."

Hmota z hvězdy uniká i v podobě hvězdného větru - S Ori se tak každý rok rychlostí asi 10 km/h zbavuje materiálu přibližně hmotnosti naší Země. Hvězda jako Slunce ztratí třetinu až polovinu své hmotnosti ve fázi Mira Ceti.

„Hodně materiálu uniká z dosahu hvězdné gravitace a začínají se tvořit krásné planetární mlhoviny, " řekl Boboltz. „Ale mnoho plynu a prachu gravitace vtáhne zpět do hvězdy a cyklus začíná úplně od začátku, tak vzniká jeden typ pulsů.“

Umístění a složení prachových a plynných vrstev v rudém obru bylo až doteď záhadou. Výsledky pozorování zveřejnil Boboltzův výzkumným týmem v červencovém Astronomy & Astrophysics. „V podstatě jsme zmapovali materiál v obálkách okolo této hvězdy, což dosud nikdo neudělal,“ řekl Boboltz. Poprvé pozorovali 3 oddělené vrstvy ve vnější části hvězdné obálky: molekulovou, prachovou a „maserovou“ (připomíná to jednotlivé slupky cibule).

Je velmi důležité, aby astrofyzikové pochopili mechanismus, při němž umírající hvězdy ztrácí velkou část své hmoty a procesy v jednotlivých „slupkách“ hvězd. „Proto všichni studujeme hvězdný prach, který se v určité fázi života hvězd vrací zpět do mezihvězdného prostředí, aby mohl být použit pro další generaci hvězd, planet … a lidí,“ řekl Markus Wittkowski (ESO).

Vědci zjistili, že prachová obálka z korundu (oxid hlinitý – používá se na výrobu brusného papíru) byla 2krát větší než se předpokládalo. Zrna korundu v prachové obálce hvězdy S Ori mají průměr okolo 1 milióntiny mm (1000krát menší než průměr lidského vlasu). Navíc korundový prach je smíchám s velkým množstvím plynného oxidu křemíku (SiO). O této směsi si dosud astrofyzikové mysleli, že jako prach existuje pouze mimo rudé obry.

„Látka jako korund a oxid křemíku, kterou jsme objevili v S Orionis, funguje jako unikátní maser,“ řekl Boboltz. Během několikaměsíčního sledování maserů zaznamenali astronomové extrémní detaily pulzujícího rudého obra. Ale maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) u hvězd nedokáží zcela spolehlivě vysvětlit, i když ví, že pracuje na stejném principu jako v optickém oboru laser.

Dnes víme, že kromě gravitace se na stavbě vesmíru značně podílí i elektromagnetická síla. Je přítomna i v mlhovinách, které jsou „porodnicí“ nových hvězd. V planetárních mlhovinách (odhozených obálkách umírajících hvězd) bylo magnetické pole změřeno v roce 2003 a bylo mnohem silnější než se očekávalo. Jednalo se o okolí 3 rudých veleobrů (S Persei, VY Canis Majoris a NML Cygni), jejichž obálky obsahují prach, plyn a vodní páru. Ta funguje jako přirozený vodní maser (zesiluje světlo o vlnové délce 1,3 cm - přechod mezi dvěma rotačními stavy molekul vody).

Sice existuje video dalšího pulsujícího rudého obra TX Cam v souhvězdí Žirafy (Camelopardalis), ale Boboltz očekává, že ho trumfne.

„Brzo budeme schopni vytvořit ještě lepší pohledy na pulzující kokon okolo S Orionis, když se budeme dívat na vodní masery,“ řekl Boboltz. Ty se nacházejí v nejvzdálenějších místech „kokonu“ - ve vnějších vrstvách hvězdné obálky. „Také jsme přesvědčeni, že vysvětlíme vznik planetární mlhoviny rudého obra těsně před tím, než skončí svůj život jako bílý trpaslík.“

Obrázek:
Proměnná hvězda S Ori ve srovnání se Sluneční soustavou. Rudý obr pulsuje v rozmezí žlutého až červeného disku. Vzdálenosti jsou znázorněny v poměru, zatímco průměry Slunce, planet a „masery“ (červené a zelené body) ne. Kredit: ESO

Zdroj: ww.space.com a www.eso.org
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí