Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v AsÚ AV ČR (127): Disky okolo emisních horkých hvězd

Výzkumy v AsÚ AV ČR (127): Disky okolo emisních horkých hvězd

Ilustrace struktur disků okolo B[e] nadobrů naznačuje pořadí oblastí s výskytem určitých spektrálních čar od hvězdy. Jejich velikosti a vzdálenosti nejsou v měřítku. Obrázek však ukazuje, že v pořadí jednotlivých prstenců není u studovaných hvězd žádná pravidelnost. Pod kotoučkem odpovídajícím každé hvězdě je uvedena její hmotnost ve hmotnostech Slunce. Úsečky nad řádky naznačují typickou šířku prstenců v rychlostní škále.
Autor: Michaela Kraus

Horké hvězdy spektrálního typu B jsou trvalým zájmem výzkumu pracovníků Stelárního oddělení ASU. Některé z těchto hvězd jsou obklopeny rozsáhlými obálkami plynu a prachu, které mají pravděpodobně formu disku. Vznik těchto obálek není ani zdaleka vyjasněn. Grigoris Maravelias a Michaela Kraus z ASU vedli studii zabývající se hned osmi takovými hvězdami s cílem hledat mezi nimi podobnosti.

Zmíněné hvězdy jsou mezi astronomy známy jako tzv. Be hvězdy, kde písmenko e značí, že ve spektru  těchto hvězd lze nalézt emisní čáry. Je-li tento přívlastek obklopen ještě hranatými závorkami, mluvíme pak o B[e] hvězdách, je tím naznačeno, že přinejmenším některé z těchto emisních čar patří mezi tzv. zakázané, tedy takové, jež se realizují pouze za podmínek běžných v kosmickém prostoru, nejčastěji v prostředí s nízkou hustotou.

Jaký je však mechanismus vzniku této okolohvězdné hmoty? V literatuře lze nalézt mnoho hypotéz s cílem tento fenomén vysvětlit, ale jejich úspěšnost je různá. Pozorování totiž zatím neumožňují tyto hypotézy dostatečně omezit. K tomu by mohlo vézt například poznání struktury disků okolo těchto hvězd.

A právě to bylo cílem práce, již vedli G. Maravelias a M. Kraus ze Stelárního oddělení ASU. V práci publikované v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society studovali dlouhodobá spektroskopická pozorování osmi hvězd klasifikovaných jako B[e]SG, což je celá polovina ze všech známých hvězd tohoto typu v naší Galaxii. Pro úplnost připomínáme, že ono SG značí nadobra. Spektroskopická data byla získána v rámci kampaní na velkých světových dalekohledech, v optické oblasti spektrografem FEROS, instalovaným na dalekohledech Evropské jižní observatoře, kde tato pozorování probíhala řídce již od roku 1999, systematicky pak v období 2014-2016. Optická měření doplňují data pořízená v infračerveném oboru s pomocí spektrografu CRIRES na dalekohledu VLT Evropské jižní observatoře a také GNIRS na dalekohledu Gemini Sever.

Pořízená spektra zobrazují oblasti s výskytem čar těžších chemických prvků (např. vápníku nebo kyslíku) nebo jejich oxidů (oxidu uhelnatého nebo oxidu křemíku). Výhodou provedené analýzy je to, že spektrální čáry jednotlivých chemických látek vznikají při jiných teplotách okolohvězdného média a proto je možné takto studovat teplotní strukturu disku. To samozřejmě nelze bez matematického modelování, které na základě předepsaných vlastností látky vypočte modelový vzhled spektrální čáry a až porovnáním jejího vzhledu s reálným pozorováním se lze dozvědět o reálných poměrech v plynu okolo dané horké hvězdy. Model použitý astronomy v představované práci vycházel z představy, že daná oblast, v níž se formuje ta která spektrální čára, má tvar tenkého prstence. Prstenec obíhá hvězdu rychlostí odpovídající čistě gravitačnímu působení.

Pohyby jednotlivých částic však nejsou čistě oběžné, obsahují i příspěvek náhodných rychlostí. V případě, že by porovnání modelu a pozorování vedlo k nerealistické velikosti náhodných rychlostí, tento fakt autoři interpretovali jako známku narušení předpokladů a pro lepší model použili představu širokého prstence. Autoři podotýkají, že alternativní geometrické modely, např. obálky připomínající spíše přesýpací hodiny nebo spirální ramena nelze použitou metodologií vyvrátit.
Jak tedy vypadají disky kolem osmice studovaných hvězd? Ve všech případech mají disky víceprstencovou strukturu, v níž jsou oblasti tvorby spektrálních čar jednotlivých chemických látek odděleny, ale struktura látky okolo každé ze studovaných hvězd je unikátní. To svědčí o netriviální teplotní struktuře. V některých případech je tato struktura dlouhodobě stabilní, v jiných je pozorována proměnnost síly spektrálních čar svědčící o změnách v disku.

V hledání původce okolohvězdné hmoty u B[e] hvězd jsou důležité dvě třídy modelů. Jedna třída vychází z toho, že značná část horkých hvězd jsou dvojhvězdy a obálka je důsledkem dvojhvězdné interakce, v případě studovaného vzorku patřila jeho polovina ke známým dvojhvězdám. V třech případech je obálka tzv. cirkumbinární, tedy obaluje celou dvojhvězdu, což by bylo v souladu s dvojhvězdným původem hmoty. Avšak v případě hvězdy čtvrté se detekovaný disk nachází pouze kolem primární složky, složka druhá je od primáru dále. To naopak dvojhvězdné hypotéze neodpovídá.

Druhá třída modelů si vystačí s osamocenou hvězdou a předpokládá, že pozorovaný disk je důsledkem vyvržení látky pulsacemi nebo jinými nestabilitami. Někteří autoři se domnívají, že B[e] nadobři jsou následovníky tzv. žlutých hyperobrů, přičemž v této fázi hvězdy mohutně ztrácejí hmotu právě obřími pulsacemi.

Ani předběžné porovnání se světelnými křivkami z přehlídky ASAS nevneslo do problému více jasno. I přesto přináší studie, v níž hráli důležitou roli astronomové z ASU, do problematiky B[e] hvězd nové údaje, které časem jistě povedou k odhalení podstaty závoje, za nímž se tyto hvězdy schovávají.

REFERENCE

G. Maravelias, M. Kraus a kol., Resolving the kinematics of the discs around Galactic B[e] supergiants, Monthly Notices of Royal Astronomical Society 480 (2018) 320-344, preprint arXiv:1807.00796

KONTAKT

Dr. Michaela Kraus
kraus@sunstel.asu.cas.cz
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Stelární oddělení ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.



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: Cirkumstelární disk, Be hvězdy, Astronomický ústav AV ČR


51. vesmírný týden 2018

51. vesmírný týden 2018

Přehled událostí na obloze od 17. 12. do 23. 12. 2018. Měsíc dorůstá k úplňku. Večer je vidět Mars. Na ranní obloze se potkává Merkur s Jupiterem, nejvýše je Venuše. Kometu 46P/Wirtanen skrývají oblaka, ruší svým svitem Měsíc, minula Plejády, ale je docela jasná. Mimořádný výstup do kosmického prostoru zažila ISS. Virgin Galactic překonala se svým VSS Unity hranici 80 km. Voyager 2 je mimo sféru vlivu slunečního větru. InSight na Marsu konečně vyfotografována z oběžné dráhy. Před 50 lety se na cestu kolem Měsíce vydalo Apollo 8.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

LBN 777 - Orlí hlava

Titul Česká astrofotografie měsíce za listopad 2018 obdržel snímek „LBN 777 – Orlí hlava“, jehož autorem je Martin Myslivec   S objekty na noční obloze je to tak. Buď mají tak trochu nudná, byť pro neznalé někdy záhadná označení jako M, NGC, LBN, IC, GUM, DUN, vdB, Arp, Ced, … a mnoho

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Kometa 46P na Benecku

Canon 5D, f4/28mm, ISO1600, stativ, panorama tří snímků, fotografováno při chvilkovém vyjasnění v Krkonoších

Další informace »