Úvodní strana  >  Články  >  Hvězdy  >  Výzkumy v ASU AV ČR (289): Proudění v atmosférách chemicky pekuliárních hvězd

Výzkumy v ASU AV ČR (289): Proudění v atmosférách chemicky pekuliárních hvězd

Modelová struktura magnetického pole hvězdy HD 37776, která se stala předobrazem výzkumu povrchových rychlostních polí, na němž se podílela i Brankica Kubátová z ASU. © Oleg Kochukhov, arXiv:1010.5500.

Klasické chemicky pekuliární hvězdy mají v atmosférách skvrny s odlišným chemickým složením. Tyto skvrny ovlivňují povrchové rozložení teploty a v principu se také mohou stát důvodem pro výskyt systematických toků plazmatu. Brankica Kubátová ze Stelárního oddělení ASU byla součástí týmu, který se věnoval modelování takové situace.  

Slunce je jednou z mnoha hvězd, ve srovnání s jinými se však liší zejména tím, že je velmi blízko. Díky tomu můžeme na slunečním povrchu sledovat detailní struktury. I díky nim také víme, že sluneční atmosféra není v klidu a vykazuje celou řadu nejrůznějších pohybů. Některé z těchto systematických pohybů mají co dočinění s existencí projevů sluneční aktivity, zejména s výskytem skvrn. Sluneční skvrny jsou místy se silným organizovaným magnetickým polem a je předmětem neustálého výzkumu, jak ovlivňuje výskyt skvrn proudění slunečního plazmatu na nejrůznějších prostorových i časových škálách. 

I jiné hvězdy slunečního typu jsou známy výskytem skvrn a přirozeně se očekává, že i zde budeme pozorovat rychlostní systémy. Jen je nejsme schopni přímo sledovat, neboť vzdálené hvězdy vždy vnímáme v sebevětších dalekohledech jako jasné body. Jsou příliš malé na to, jak jsou daleko. 

Skvrnami na povrchu jsou ovšem vybaveny i hvězdy jiných typů než hvězdy podobné Slunci. Sem patří například tzv. chemicky pekuliární hvězdy. Tyto hvězdy mají unikátní vlastnosti. Povrch těchto hvězd vykazuje neobvyklé chemické složení, které je důsledkem procesů probíhajících v jejich atmosférách. Mezi tyto procesy patří zejména atomární difuze, kdy jednotlivé chemické prvky reagují odlišně na záření a gravitaci. Výsledkem této interakce je nerovnoměrné rozložení chemických prvků, v atmosférách se vytváření chemické skvrny. Vzhledem k tomu, že chemické složení je jedním z podstatných faktorů ovlivňujících rovnováhu, která určuje parametry hvězdné atmosféry v daném místě, dá se přirozeně očekávat, že tyto skvrny jsou také místy s jiným průběhem teploty a tlaku, než jaký je v oblastech mimo skvrny. Situace je často ještě komplikovanější, neboť mnohé z chemicky pekuliárních hvězd vykazují v chemických skvrnách také přítomnost organizovaných magnetických polí.  

Brankica Kubátová z ASU byla součástí týmu, který se zabýval tím, jak horizontální změny teploty ovlivňují dynamiku atmosfér těchto hvězd. Teplotní rozdíly jsou způsobeny nerovnoměrným rozložením chemických prvků, což vede k tlakovým rozdílům a následnému pohybu hmoty. Tento proces je podobný mechanismu, který na Zemi vytváří větry. Pro pochopení těchto procesů autoři článku využili počítačové simulace, které umožňují modelovat dynamiku atmosfér chemicky zvláštních hvězd. Pomocí těchto simulací byly zkoumány různé scénáře, přičemž se měnila intenzita a orientace magnetických polí. Autoři použili volně dostupný simulační nástroj Zeus-MP, který je navržen pro modelování magnetohydrodynamiky, tedy chování plazmatu v přítomnosti magnetických polí. Tento nástroj umožňuje simulovat atmosféry hvězd ve dvou rozměrech, přičemž zohledňuje jak horizontální, tak vertikální složky magnetických polí. Situaci, která nastává na chemicky pekuliárních hvězdách, tak bylo třeba modelovat zjednodušeně, jako studium vývoje proudění v okolí jedné syntetické chemické skvrny s různou konfigurací magnetického pole. Předobrazem atmosférické struktury se stala BA hvězda s chemickými anomáliemi rtuti a manganu, konkrétně hvězda HD37776 s hmotností asi 8 sluncí a efektivní teplotou asi 22 000 K. 

Výsledky jsou opravdu zajímavé. Například v případě ne-magnetických hvězd nebo hvězd se slabými magnetickými poli byly zaznamenány horizontální proudy s rychlostmi až 1 km/s. Tyto proudy jsou schopné promíchat plyn v atmosféře během několika dní. Naopak u hvězd s velmi silnými magnetickými poli (např. 100 G a více) byly horizontální proudy výrazně potlačeny. Magnetické pole podporuje vytváření stabilních chemických anomálií, které mohou zůstat relativně neměnné po velmi dlouhou dobu. Povrchové větry chemicky pekuliárních hvězd jsou tedy značně ovlivněny přítomností magnetických polí. Silná vertikální magnetická pole mohou účinně potlačit horizontální pohyby, čímž zachovávají lokální teplotní rozdíly. Naproti tomu horizontální magnetická pole mohou podpořit jemný horizontální proud, který pomáhá rozptylovat chemické anomálie. Tento jev, který autoři popisují jako „boční vánek“, může postupně zmenšovat nebo úplně odstranit chemické skvrny na povrchu hvězdy. 

Dalším zajímavým aspektem článku je diskuse o časových škálách, na kterých se tyto procesy odehrávají. V ne-magnetických hvězdách nebo hvězdách se slabým magnetickým polem může míchání atmosféry probíhat během několika dnů až týdnů. Naopak v hvězdách s velmi silnými magnetickými poli mohou tyto procesy trvat roky nebo dokonce desetiletí. Tato zjištění jsou v souladu s pozorováními, která naznačují, že chemické skvrny na povrchu magnetických hvězd jsou velmi stabilní a mění se jen pomalu.

Představovaný článek je první studií zabývající se nastíněným tématem. Autoři dodávají, že do budoucna je čeká ještě dost práce. Bude zapotřebí provést podobný model, ovšem v plně trojrozměrné geometrii. A také započítat další efekty, které se na hvězdách pozorují. Tyto výsledky by mělo být již možné přímo konfrontovat například se spektroskopickými pozorováními. 

REFERENCE

A. ud-Doula, J. Krtička, B. Kubátová, Horizontal flows in the atmospheres of chemically peculiar stars, Astronomy & Astrophysics v tisku, preprint arXiv:2501.12887

KONTAKT

Mgr. Brankica Kubátová, Ph.D.
brankica.kubatova@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. Slovem i písmem se pokouší o popularizaci oboru, je držitelem ceny Littera Astronomica. 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. 

Štítky: Chemicky pekuliární hvězdy, Astronomický ústav AV ČR


27. vesmírný týden 2025

27. vesmírný týden 2025

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 30. 6. do 6. 7. 2025. Měsíc se na večerní obloze potkává s Marsem a Spikou a bude v první čtvrti. Nízko na večerní obloze je pouze Mars, ráno je nízko nad obzorem Venuše, trochu výše je Saturn a Neptun. Aktivita Slunce je nízká. Probíhá sezóna viditelnosti nočních svítících oblak (NLC). Posádka Crew Dragonu mise Axiom-4 je konečně na ISS. Parker Solar Probe prolétla podruhé rekordně blízko Slunci. ESA plánuje 1. 7. vypustit další Meteosat třetí generace. Před 40 lety se k Halleyově kometě vydala sonda Giotto a před 20 lety zasáhl projektil sondy Deep Impact kometu Tempel 1.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

NGC3718

Titul Česká astrofotografie měsíce za květen 2025 obdržel snímek „NGC 3718“, jehož autorem je astrofotograf Zdenek Vojč   12. dubna 1789 namířil astronom William Herschel svůj dalekohled směrem k souhvězdí Velké medvědice a objevil zde mimo jiné mlhavý obláček galaxie NGC 3718. Téměř přesně 236

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Venuše ve 3:30

Pořízeno ve 3:30 ráno velmi blízko východního obzoru.

Další informace »