M2 - Kulová hvězdokupa ve Vodnáři

Tuto hvězdokupu objevil francouzský astronom Jean-Dominique Maraldi 11. září 1746, při pozorování komety, a jak už to u objektů Messierova katalogu bývá, v první chvíli ji za kometu považoval. Charles Messier hvězdokupu nezávisle na Maraldim znovuobjevil na den přesně po čtrnácti letech, 11. září roku 1760. Domnělou mlhovinu poprvé rozlišil na jednotlivé hvězdy William Herschel v roce 1794 a přirovnal ji k hromadě jemného písku. Dnes známe asi 150 kulových hvězdokup patřících k naší Galaxii a jejich celkový počet se odhaduje na 200 až 300. Některé galaxie, například M87, ale kolem sebe mají rozsáhlé systémy obsahující tisíce kulových hvězdokup.

Na obrázcích je možné si všimnout, že kulová hvězdokupa M2 není zcela kulová, ale je mírně elipticky protažena. Hvězdokupu M2 tvoří asi 150 000 velmi starých hvězd, natěsnaných v oblasti o průměru 175 světelných let. Ve stejně veliké kouli se středem na místě našeho Slunce se přitom nachází jen asi deset tisíc hvězd. Průměrná vzdálenost mezi hvězdami v kulové hvězdokupě je tedy opravdu podstatně menší než v našem okolí. Stejně jako v jiných kulových hvězdokupách i zde navíc stoupá její hustota směrem do středu. Velice husté jádro hvězdokupy M2 má průměr jen 3,7 světelných let, a polovina její hmoty se pak nachází do deseti světelných let od jejího středu.

Odhadované stáří mnoha kulových hvězdokup včetně M2 dosahuje až 13 miliard let. Stáří celého vesmíru přitom je jen asi 13,7 miliard let. Kulové hvězdokupy tak patří k nejstarším objektům ve vesmíru. V galaxiích, které byly narušeny gravitačním působením nebo i srážkou s jinou galaxií, a probíhá v nich intenzivní tvorba hvězd, ale vznikají ještě dnes. Například v galaxii M82, zdeformované blízkostí větší galaxie M81, bylo nalezeno přes sto mladých kulových hvězdokup. Také obrovská mlhovina Tarantule (NGC 2070) ve Velkém Magellanově mračnu se patrně časem promění v další rušný hvězdný úl.

Přes ohromné množství hvězd bylo v M2 dosud odhaleno jen 21 hvězd proměnných. První roku 1895 objevili Solon Irving Bailley a Edward Charles Pickering. Do konce roku 1897 jich bylo známo celkem osm. Většina proměnných hvězd v M2 je typu RR Lyrae. Proměnné hvězdy tohoto typu jsou pro kulové hvězdokupy typické. Ve hvězdokupě M2 byly objeveny i tři hvězdy typu W Virginis (Cefeidy typu II) a jedna proměnná typu RV Tauri, kterou v roce 1897 nalezl francouzský astronom amatér A. Chèvremont.

Hvězdy typu RR Lyrae jsou pulzující proměnné hvězdy podobné Cefeidám, ale s periodou obvykle kratší než jeden den, proto se jim říká krátkoperiodické Cefeidy. Jedná o obry populace II, tedy staré hvězdy s nízkým obsahem těžších prvků, a spektrálních tříd F nebo A, tedy o něco teplejších než Slunce. Jejich povrchová teplota se pohybuje zhruba mezi 6 500 K a 10 000 K. Slunce je hvězda spektrální třídy G2 s teplotou asi 5 800 K. Zajímavé je, že všechny hvězdy typu RR Lyrae mají v podstatě stejnou průměrnou zářivost, asi padesátkrát větší než Slunce. Jsou proto užitečné při určování vzdáleností kulových hvězdokup.

Rovněž v případě hvězd typu W Virginis se jedná o obří pulzující hvězdy populace II. Platí pro ně podobný vztah mezi periodou a svítivostí jako pro klasické cefeidy typu δ Cephei, ale při stejné periodě jsou v průměru o 1,5 magnitudy, tedy přibližně čtyřikrát, slabší než jejich slavnější kolegyně. Jasnost těchto hvězd se mění v průběhu několika dnů až týdnů. Periody tří představitelek těchto proměnných v M2 leží v rozmezí patnácti až dvaceti dní. Hmotnost hvězd typu W Virginis i RR Lyrae je poměrně nízká, jen přibližně poloviční než hmotnost našeho Slunce, což je mnohokrát méně než v případě hvězd typu δ Cephei.

Hvězdy typu RV Tauri jsou pulzující žlutí veleobři. Spektrum těchto hvězd se velmi výrazně mění s periodou několika měsíců. Perioda Chèvremontem objeveného zástupce v M2 činí 69 dní. Světelná křivka se vyznačuje charakteristickým střídáním hlavních a vedlejších minim, jejichž hloubka se však s časem mění a může dojít i k záměně primárního a sekundárního minima. Hvězdy typu RV Tauri tedy patří mezi polopravidelné proměnné hvězdy. Rozsáhlá atmosféra těchto hvězd silně září v infračerveném oboru a celá hvězda je obklopena obálkou z materiálu, který postupně odvrhuje. Alespoň některé hvězdy tohoto typu okolo sebe postupně vytvoří planetární mlhovinu.

Michael Geffert a Peter Bronche z univerzity v Bonnu použili data získaná astrometrickou družicí agentury ESA Hipparcos a roku 1997 publikovali upřesněnou dráhu kulové hvězdokupy M2 kolem středu naší Galaxie. Vyšla výrazně eliptičtější a s mnohem větší apogalaktickou vzdáleností, než se dosud myslelo. Kulová hvězdokupa M2 se pohybuje po protáhlé neuzavřené křivce ve vzdálenosti 23 500 až 171 000 světelných od galaktického středu. Dostává se tedy až do takové vzdálenosti, v jaké se nachází Velké Magellanovo mračno, nám nejbližší větší galaxie. Trpasličí galaxie v souhvězdí Velkého psa je přitom čtyřikrát blíže středu Galaxie a dokonce jen 25 000 světelných let od Země. Jeden oběh trvá hvězdokupě M2 půldruhé miliardy let. Protože je její dráha téměř kolmá k rovině disku naší galaxie, dostává se až 165 000 světelných let od této roviny.

Přestože jsou kulové hvězdokupy velmi staré, stabilní a trvanlivé útvary. Nejsou věčné. Vzájemnou gravitační interakcí mezi jednotlivými hvězdami uvnitř hvězdokupy, i s okolními hmotnými objekty, postupně o hvězdy přicházejí. V případě kulových hvězdokup je tento proces výrazně pomalejší než u méně kompaktních hvězdokup otevřených. Ale i přesto jsou současné kulové hvězdokupy jen pouhým stínem daleko velkolepějších útvarů dávné minulosti a během dalších deseti miliard roků jich možná polovina, možná devadesát procent zcela zanikne.

Bude mezi nimi i M2? Kdoví.

Zdroje informací:

• Mikulášek, Z.: Proměnné hvězdy. Brno, 2002

  Lze dohledat na http://astro.physics.muni.cz/documents/lecture_notes/

• /apod/ap010611.html
• http://astronomia.zcu.cz/
• http://www.ian.cz/
• http://en.wikipedia.org/wiki/Messier_2
• http://www.maa.clell.de/Messier/E/m002.html
• http://venus.mporzio.astro.it/~marco/gc/
• http://www.daviddarling.info/
• http://www.delphes.net/messier/Mdes/dm002.html
• http://www.astr.ua.edu/gifimages/m2r.html
• http://articles.adsabs.harvard.edu/
• http://astro.uchicago.edu/~grodnick/gallery/iotw/imageoftheweekarchive.html

Vytvořeno pro web Jihlavské astronomické společnosti.