Nejdetailnější snímek povrchu hvězdy a její atmosféry

První mapa pohybu hmoty v atmosféře jiné hvězdy než našeho Slunce

I při pohledu pouhým okem září v souhvězdí Štíra (Scorpius) jasná hvězda Antares světlem, které má zřejmý červený nádech. Jedná se o mohutného a relativně chladného rudého veleobra (red supergiant) v pozdním stádiu vývoje, který je na cestě k explozi supernovy [1].

Keiichi Ohnaka (Universidad Católica del Norte, Chile) a tým jeho spolupracovníků využili interferometr ESO/VLTI (Very Large Telescope Interferometer), pracující na observatoři Paranal v Chile, k mapování povrchu hvězdy Antares a měření rychlostí pohybu hmoty v její atmosféře. Získaný záběr je dosud nejlepším snímkem povrchu a atmosféry hvězdy s výjimkou našeho Slunce.

Interferometr VLTI je unikátní zařízení, které umožňuje kombinovat světlo až ze čtyř přístrojů, ať už hlavních teleskopů (Unit Telescopes) o průměru primárního zrcadla 8,2 m, nebo pomocných dalekohledů (Auxiliary Telescopes) systému VLT se zrcadly o průměru 1,8 m. Vzniká tak virtuální superteleskop s rozlišením ekvivalentním zrcadlu o průměru až 200 m. Ten umožňuje zobrazit jemné detaily, které jsou jinak dalece za hranicí možností jednotlivých dalekohledů.

„Způsob, jakým obří hvězdy, jako například Antares, rychle ztrácejí hmotu v závěrečných fázích svého vývoje, představuje astrofyzikální problém již téměř půl století,“ říká vedoucí autor práce Keiichi Ohnaka. „VLTI je v současnosti jediné zařízení, které je schopné přímo měřit pohyby plynu v rozsáhlé atmosféře Antaru – což je naprosto zásadní krok při řešení tohoto problému. Dalším krokem bude zjistit, co tyto turbulentní pohyby pohání.“

Na základě nových výsledků se týmu podařilo vytvořit první dvojdimenzionální rychlostní mapu pohybů hmoty v atmosféře jiné hvězdy, než našeho Slunce. Data byla získána pomocí interferometru VLTI, který při pozorování využíval trojici pomocných dalekohledů, a přístroje AMBER, který umožnil vytvoření jednotlivých záběrů povrchu Antaru v malém rozsahu vlnových délek infračerveného záření. Členové týmu následně použili tato data k výpočtu rozdílů v rychlosti pohybu plynu v různých místech atmosféry hvězdy a také k určení průměrné rychlosti pohybu nad celým povrchem [2]. Výsledným produktem je mapa relativní rychlosti pohybu plynu v atmosféře nad viditelným diskem hvězdy Antares – první taková mapa pro jinou hvězdu než je Slunce.  

Astronomům se podařilo najít turbulentní plyn o nízké hustotě mnohem dále od hvězdy, než bylo předpovězeno. Dospěli k závěru, že pozorované struktury nemohou být důsledkem konvekce (convection) [3], tady velko-měřítkového pohybu hmoty, který u většiny hvězd přenáší energii z nitra až do vnějších vrstev atmosféry. To je důvod, proč je potřeba hledat nový, dosud neznámý proces, který dokáže vysvětlit pozorované pohyby v rozsáhlé atmosféře rudých veleobrů, jako je Antares.   

„V budoucnosti bude možné tuto techniku aplikovat na různé typy hvězd a zkoumat pohyby v jejich atmosférách v dosud nedosažitelných detailech. Takový výzkum byl zatím omezen pouze na naše Slunce,“ dodává Keiichi Ohnaka. „Naše práce posouvá hvězdnou astrofyziku do nových dimenzí a otevírá zcela nové možnosti zkoumání hvězd.“

Poznámky

[1] Astronomové pokládají hvězdu Antares za typického rudého veleobra. Tyto mohutné umírající hvězdy se rodí s počáteční hmotností od 9 do 40 Sluncí. Když se hvězda stane rudým veleobrem, její atmosféra se nafoukne, zjasní, ale zřídne. Antares má nyní hmotnost asi 12 Sluncí a průměr asi 700krát větší než Slunce. Předpokládá se, že na počátku svého vývoje měl Antares hmotnost 15 Sluncí a během života tedy ztratil hmotu tří Sluncí.  

[2] Rychlost pohybu hmoty směrem k nám a od nás je možné měřit pomocí Dopplerova jevu (Doppler Effect), při kterém dochází k posunu spektrálních čar k modrému nebo červenému konci spektra v závislosti na tom, jestli se konkrétní hmota k pozorovateli přibližuje nebo se vzdaluje.

[3] Konvekce je proces, při kterém dochází k cyklickému pohybu chladné hmoty směrem dolů a horkého materiálu vzhůru. Proces nastává v atmosféře i oceánech na Zemi, ale řídí také pohyb hmoty u některých typů hvězd.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Vigorous atmospheric motion in the red supergiant star Antares”, autorů K. Ohnaka a kol., který byl publikován ve vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: K. Ohnaka (Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Weigelt (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo) a K. - H. Hofmann (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo)

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů, umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• vědecký článek

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Keiichi Ohnaka; Instituto de Astronomía — Universidad Católica del Norte; Antofagasta, Chile; Tel.: +56 55 235 5493; Email: k1.ohnaka@gmail.com

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva ESO1726