Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (186): Dlouhodobá aktivita mezi kosmickými vrtulemi

Výzkumy v ASU AV ČR (186): Dlouhodobá aktivita mezi kosmickými vrtulemi

Umělcova představa systému AR Scorpii. Rychle rotující bílý trpaslík (vpravo) urychluje svým magnetickým pole elektrony téměř na rychlost světla. Tyto energetické částice emitují výrony elektromagnetického záření, které každých 1,97 sekund šlehají doprovázejícího červeného trpaslíka a vysílají do prostoru pulsy na různých vlnových délkách.
Autor: M. Garlick/University of Warwick/ESO

Vojtěch Šimon ze Stelárního oddělení ASU se zabýval dlouhodobým monitoringem dvou zástupců zvláštní třídy kataklyzmických proměnných, tzv. propellerů (česky zřejmě „vrtulí“). Na datech z přehlídek oblohy ukazuje, že v těchto systémech dochází k aktivitě a vzplanutím, které souvisejí s  přenosem hmoty mezi složkami systému a interakcí přenášené hmoty s rotujícími magnetosférami bílých trpaslíků. 

Kataklyzmické proměnné patří mezi nejzajímavější skupiny objektů ve vesmíru. Z definice jde o dvojici hvězd, z nichž jedna je stále na hlavní posloupnosti nebo se od ní odklání, zatímco ta druhá již prošla rozhodující fází svého vývoje a v systému zůstává ve formě degenerované složky, v našem případě bílého trpaslíka. Důležitou vlastností definující kataklyzmické proměnné je přetok hmoty z méně vyvinuté složky na složku degenerovanou. Podle stavu jednotlivých komponent se pak v systému může vytvářet akreční disk okolo degenerované komponenty. Pokud má bílý trpaslík silné  magnetické pole, je přenášená látka strhávána tímto polem a vytváří pak různé struktury proudu plynu. 

I mezi těmito skupinami lze najít neobvyklé systémy. Mezi ně patří například systémy označované anglickým slovem propeller, zde se omezíme na český překlad „vrtule“, protože docela dobře vyjadřuje, co se v systému děje. V případě vrtulí silně zmagnetizovaný bílý trpaslík velmi rychle rotuje kolem své osy. Magnetické pole je v okolí trpaslíka strháváno jeho rotací a směrem k povrchu degenerované hvězdy jeho intenzita roste. Látka přicházející od méně vyvinuté složky je přitahována gravitací bílého trpaslíka, ale někde hlouběji v jeho magnetosféře se najde bod, kde se náporový tlak padajícího materiálu vyrovná tlaku magnetického pole a ionizované plazma nemůže dále postoupit. Místo toho je zde látka efektivně strhávána a urychlena („popohnána“) rychle rotující magnetosférou ven ze systému. Pouze velmi malé množství hmoty, typicky kolem jednoho procenta, ve výsledku dosáhne povrchu bílého trpaslíka. 

Vojtěch Šimon z ASU se ve své studii zaměřil na sledování dlouhodobé optické aktivity hned dvou zástupců těchto kataklyzmických vrtulí. AE Aquarii leží v souhvězdí Vodnáře ve vzdálenosti asi 91 parseků. Je tvořena rozepnutou hvězdou spektrální třídy K0 až K4 obíhanou jednou za 9,9 hodiny bílým trpaslíkem s velmi rychlou rotací (jedna otočka každý 33 sekund). Optickou emisi dominuje rozepnutá hvězda, v systému se ovšem často (i několikrát za noc) objevují silné záblesky trvající  typicky několik minut, přičemž tyto události se často shlukují v čase. Autoři argumentují, že kontinuální přítok hmoty z dárcovské hvězdy se v okolí trpaslíka fragmentuje na shluky, které jeden po druhém procházejí vrtulovým mechanismem. Záblesky by pak byly způsobeny chladnoucími chuchvalci roztrhaného akrečního proudu, které byly tímto mechanismem navíc urychleny. 

Autor představované studie analyzoval přehlídková CCD data pokrývající téměř deset let (The All Sky Automated Survey). Ukazuje, že světelná křivka složená s orbitální periodou systému vykazuje poměrně velký rozptyl bodů, které mají svůj původ v reálných světelných změnách. Toto lze interpretovat jako skutečnost, že ke zjasněním dochází v libovolné orbitální fázi, ale jejich četnost kolísá pro různé roky. V období dlouhodobě nízké aktivity záblesky ustávají zřejmě kvůli přerušení přítoku hmoty od dárcovské hvězdy. Je zajímavé, že histogram jasností záblesků u AE Aqr je podobný histogramu záblesků zdroje Sgr A*, který je spojen s černou veledírou v centru naší Galaxie. 

Druhá kataklyzmická proměnná ze stejné skupiny, AR Scorpii, je kombinací červeného trpaslíka spektrální třídy M5V a rychle rotujícího bílého trpaslíka s periodou otočky necelé 2 minuty. Optická aktivita je silně ovlivněna oběžnou periodou s délkou 3,56 hodiny. Za zmínku stojí, že AR Sco je prvním známým rádiovým pulsarem, jehož původcem není neutronová hvězda jako obvykle, ale právě bílý trpaslík. Osa magnetosféry bílého trpaslíka téměř leží v oběžné rovině dvojhvězdy. Rádiový kužel směřující z magnetických pólů tak pravidelně prochází druhou složkou, z pohledu akrece je pak kvůli geometrickým podmínkám interakce s magnetosférou trpaslíka velmi komplikovaná. 

Tato hvězda byla sledována mnohem delší dobu, její jasnost byla epizodicky zachycena i na archivních  fotografických deskách v DASCH (Digital Access to a Sky Century @ Harvard) a CCD snímcích z projektu The Catalina Real-time Transient Survey. Studovaná datová řada tak pokrývá více než sto let. I zde je ve světelné křivce patrná modulace s orbitální periodou. Tato modulace vzniká interakcí magnetického pole bílého trpaslíka a jemu přivrácené části chladné průvodcovské hvězdy. U AR Sco se zdá, že ve fázi 0,7 je rozptyl hodnot větší než ve fázi 0,2. Vzhledem k dipólové konfiguraci magnetického pole bílého trpaslíka z toho vyplývá, že závětrná strana jeho magnetosféry je k nestabilitám ústícím ve zjasnění více náchylná než strana návětrná. Celková stabilita modulace ale svědčí pro to, že pokud rotační osa bílého trpaslíka podléhá precesi, tak k ní dochází na škálách mnohem delších než století. Dále se nepotvrdilo, že by aktivita dvojhvězdy nějak souvisela s cykly aktivity magnetického pole dárcovského červeného trpaslíka. 

Rychlá rotace bílých trpaslíků v obou systémech svědčí pro to, že tyto dvojhvězdy v minulosti musely projít fází s velmi masivním přenosem hmoty mezi složkami. V obou případech jsou za náhlými nárůsty jasnosti změny v proudu látky z méně vyvinuté složky, která je rychle rotující magnetosférou bílého trpaslíka vymrštěna do okolního prostoru. Optická emise z povrchů bílých trpaslíků k pozorovaným světelným změnám příliš nepřispívá. Charakter aktivity vrtulí také zřejmě úzce souvisí s orientací osy magnetického pole trpaslíka.  

REFERENCE

V. Šimon, The long-term optical activity of the propellers AE Aquarii and AR Scorpii, Publications of the Astronomical Society of Japan, 72 (2020) 35 (1-8)

KONTAKT

RNDr. Vojtěch Šimon, Ph.D.
vojtech.simon@asu.cas.cz
Stelární 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: Propeller, Kataklyzmatická dvojhvězda, Astronomický ústav AV ČR


15. vesmírný týden 2021

15. vesmírný týden 2021

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 12. 4. do 18. 4. 2021. Měsíc bude v pondělí v novu, objeví se na večerní obloze. Tu stále okupuje Mars v souhvězdí Býka. Ráno nad jihovýchodem pomalu vychází Saturn a Jupiter. Vrtulníček Ingenuity při testu před prvním pokusem o vzlet zaznamenal problém a přípravy se prodlouží. Na ISS je dočasně desetičlenná posádka, než se v sobotu vrátí na Zemi trojice kosmonautů v lodi Sojuz MS-17. Před šedesáti roky začala historie pilotované kosmonautiky, když Jurij Alexejevič Gagarin obletěl Zemi v lodi Vostok 1.

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Panorama zvířetníkového světla a mléčné dráhy

Panorama mobilním telefonem. Složeno ze šesti expozic (30sec., ISO 3200).

Další informace »