Rozhovor: Richard Wünsch - Kosmické bubliny

Co jsou to ty kosmické bubliny?
Zabýváme se tvorbou hvězd, konkrétně tzv. sekundární tvorbou hvězd. To je situace, kdy již existující hvězdy zapříčiní vznik hvězd nových. Mechanismus, který konkrétně zkoumáme vypadá asi tak, že hvězdy vloží do svého okolí velké množství energie, například tím, že vybuchují jako supernovy. Tím vytvoří právě ony bubliny, tedy někdy méně někdy více sférické rázové vlny, které jsou vyplněné horkým řídkým plynem. Ty se rozpínají a shrnují hmotu okolního prostředí na svůj povrch, a tak se jim také někdy říká obálky. Tato sražená hmota během času vychladne a zhoustne, může se stát gravitačně nestabilní a rozpadnout se na jednotlivé fragmenty. No a z nich právě vznikají další nové hvězdy. Tento mechanismus se může opakovat a tvorba nových hvězd se pak šíří podobně, jako třeba infekce. V oblaku o hmotnosti třeba milionu hmotnosti našeho Slunce vznikne první skupina hvězd, ty pak vedou ke vzniku dalších hvězd a tak se to šíří dál a dál, dokud tento proces nezkonzumuje celý oblak.

Kdy si poprvé astronomové bublin všimli?
Jsou pozorovány už celá desetiletí. Poprvé byly nalezeny pomocí radioteleskopů na vlnové délce 21 cm, na které září neutrální vodík. Takto se dají pozorovat velké bubliny, protože radioteleskopy nemají tak dobré rozlišení, jako optické dalekohledy. Od té doby byly bubliny nalezeny postupně i v dalších spektrálních oborech. V poslední době je nejdůležitější pozorování zejména v infračerveném oboru, ve kterém vidíme záření prachu.

Jak bubliny vypadají na fotografiích?
V různých vlnových délkách vypadají odlišně. V infračerveném oboru vypadají jako zhruba kruhové útvary, protože bublinu, která má ve skutečnosti tvar koule, ze strany vidíme právě jako kruh. Některé bubliny mají ovšem složitější tvary. To je způsobeno tím, že zdrojem, který obálku vytvořil, může být více hvězd současně a ty hvězdy se liší. Stejně tak tvar bubliny záleží na okolním prostředí. Když je plyn, do kterého se obálky rozpínají, rozmístěn nerovnoměrně, tak i výsledná obálka má složitější tvar než kruhový.

Takže přítomnost bublin naznačuje, že jsou to místa, kde vznikají hvězdy?
Ano, dá se to tak říct. Obálky jsou většinou vytvořeny velkými hvězdami a tedy zároveň mladými hvězdami, protože velké hvězdy žijí jen krátce. Druhá zajímavost je, že i obálky samotné mohou vést ke vzniku nových hvězd a to tak, že povrch obálky, který je hustý, začne být gravitačně nestabilní, rozpadat se na fragmenty a ty pak kolabují do dalších generací hvězd.

Kolik obálek už bylo ve vesmíru pozorováno?
Už jich je poměrně velké množství. Jen v naší Galaxii byly v různých vlnových délkách pozorovány řádově stovky obálek. Například v infračerveném oboru přehlídka oblohy s názvem „Bublající galaktický disk“, rozpoznala celkem 600 z nich. Dnes známe bubliny i z jiných galaxií, tam je výzkum složitější, protože galaxie jsou od nás už poměrně daleko, ale i tak jde řádově o desítky možná stovky bublin.

Jak dlouho taková bublina může existovat?
To záleží na parametrech bubliny, každá je trochu jiná. Závislé je to zejména na tom, kolik energie hvězda do bubliny vložila. Menší bubliny žijí kratší dobu a ty veliké žijí déle. Doby života se pohybují přibližně v řádu milionů až desítek milionů let.

Jak simulujete podmínky v bublinách?
Děláme to pomocí numerických výpočtů. Na superpočítačích vytvoříme výpočetní oblast, vyplníme ji plynem a stejně jako v přírodě do ní umístíme energii a necháme celý systém vyvíjet. Bublina se pak vyvíjí takovým způsobem, že počítač řeší námi zadané matematické rovnice popisující proudění plynu.

Máte se svými výpočty už nějaké úspěchy?
Je myslím úspěchem, že se nám podařilo dosáhnout shodných výsledků se zcela různými výpočetními kódy. To nám dává docela dobrou naději, že to co počítáme, je správně. Dále se nám podařilo omezit platnost jedné z analytických teorií, která popisovala rozpadání obálek zjednodušeným způsobem a my jsme ukázali, že tato zjednodušení ve většině případů neplatí. Také se nám podařilo předpovědět, jak vypadají fragmenty, které vzniknou při rozpadu obálky. Konkrétně, jaké mají hmotnostní rozdělení, tzn. kolik je těch lehčích a kolik těžších.

Rozhovor převzat ze stránek Astronomického ústavu AV ČR.