Související stránky k článku Výzkumy v ASU AV ČR (92): Mohou neutronové hvězdy za magnetismus černých veleděr?
Dlouhodobá astronomická pozorování přinášejí unikátní údaje pro studium zajímavých hvězdných systémů. Kataklyzmické proměnné představují fascinující kategorii objektů. V těchto těsných systémech proudí hmota z jedné hvězdy – obvykle vyvinuté chladné hvězdy – na druhou složku, kterou bývá bílý trpaslík. Oběžná dráha je typicky několik hodin. U většiny takových systémů se vytváří z proudící hmoty kolem tohoto trpaslíka akreční disk, ale existuje zvláštní podtřída, kde k tomu nedojde: tzv. polary. Nová studie porovnává dva konkrétní polary – BY Camelopardalis a AR Ursae Majoris – a ukazuje, že přestože patří do stejné kategorie, jejich dlouhodobé chování se zásadně liší.
Dva týmy astronomů získaly přesvědčivé argumenty k vysvětlení 33 roků staré záhady obestírající supernovu 1987A ve Velkém Magellanově oblaku. Na základě pozorování prostřednictvím soustavy radioteleskopů ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a následných teoretických studií vědci získali nový pohled a argumenty, že se hluboko uvnitř pozůstatků explodované hvězdy ukrývá neutronová hvězda. Jednalo by se tak ve skutečnosti o doposud nejmladší známou neutronovou hvězdu.
Na Měsíci existuje voda. Samozřejmě pod povrchem. A to nikoli jen vázaná v minerálech nebo zachycená v hlubokém stínu kráterů, ale i ve formě vodního ledu v měsíčním regolitu, hlavně v blízkosti pólů a dokonce i jako podzemní jezera. Nová studie českých vědců přináší důkazy o výrazných rozdílech mezi polárními a nepolárními oblastmi Měsíce a identifikuje konkrétní místa, kde je pro výskyt vody větší pravděpodobnost.
Představte si objekt tak bizarní, že rotuje rychleji než kuchyňský mixér, hmota v něm je tak hustá, že její množství o velikosti zrnka písku by vážilo tisíce tun a magnetické pole je tak silné, že neznáme ve vesmíru nic, co by mu konkurovalo. To je magnetar. Speciální případ neutronové hvězdy. A vědci možná nyní objevili jeden právě zrozený.
Asteroidy nemusejí být jen osamělými poutníky Sluneční soustavou – některé jsou tvořeny více velikostně srovnatelnými tělesy, jiné mají své malé měsíčky, a další tvoří složité systémy měsíců se dvěma i více tělesy. Nová studie, u níž byli i pracovníci Oddělení meziplanetární hmoty ASU, se zaměřila na málo známou skupinu asteroidů s družicemi obíhajícími na velmi vzdálených drahách. Tyto tzv. „velmi široké binární systémy“ (VWBA, z anglického very wide binary asteroids) představují extrém v dynamice asteroidů a mohou odhalit klíčové stopy o jejich původu, vývoji, i o kolizní historii rané Sluneční soustavy.
Velmi hmotné neutronové hvězdy mohou mít rozměrné jádro tvořené hmotou složenou z kvarků. Vyplývá to ze studie publikované v časopise Nature Physics. Neutronové hvězdy, jejichž vznik je výsledkem exploze supernovy, jsou nejmenší a nejhustější hvězdy ve vesmíru. Zatímco tyto objekty mají typický průměr kolem 20 kilometrů, jejich průměrná hmotnost kolísá mezi 1,4 a 2,2 hmotnostmi Slunce.
Co kdyby černé díry nebyly jedinými extrémními objekty ve vesmíru? Nejnovější studie ukazuje, jak skalární a elektromagnetická pole ovlivňují gravitaci kompaktních objektů. Poukazuje tak na možnou existenci tzv. nahých singularit a upozorňuje na nečekané důsledky pro pohyb světla a překvapivé vlastnosti oběžných drah hmoty v jejich okolí. Jiří Horák z ASU byl hlavním autorem článku, který zkoumá možnosti detekce různých typů exotických objektů na základě speciálních vlastností oběžného pohybu, které se mohou projevit v přímém pozorování rentgenového záření akrečních disků, které tyto objekty zpravidla obklopují.
Astronomové z West Virginia University pomohli objevit doposud nejhmotnější neutronovou hvězdu, což je zásadní objev odhalený prostřednictvím radioteleskopu Green Bank Telescope v Pocahontas County. Neutronová hvězda s označením J0740+6620 je rychle rotující pulsar, u nějž je do malého objemu o průměru zhruba 24 km namačkána látka odpovídající 2,14 hmotností Slunce. Tato hodnota se přibližuje limitům, jak hmotný a kompaktní ještě může být osamělý objekt, který se nesmrští v černou díru.
Modří veleobři – hvězdy mnohonásobně větší a hmotnější než Slunce – procházejí dramatickými proměnami během svého života. Nová studie využívající družici TESS zkoumá, jak se tyto hvězdy vyvíjejí a jaké informace lze vytěžit z jejich proměnlivosti. Díky podrobné analýze jednačtyřiceti těchto hvězd získáváme nové poznatky o jejich vnitřní stavbě, rotaci, pulsacích i záhadném šumu nízkých frekvencí, jehož původ stále uniká jistému vysvětlení.
Mezinárodní skupina astronomů včetně pracovníků Australian National University (ANU) informovala, že se jim podařilo vůbec poprvé detekovat černou díru polykající neutronovou hvězdu. Neutronové hvězdy a černé díry jsou mimořádně husté pozůstatky zaniklých hmotných hvězd. Dne 14. 8. 2019 detektory gravitačních vln na území USA a Itálie zaregistrovaly změny prostoročasu jako důsledek kataklyzmatické události, ke které došlo ve vzdálenosti zhruba 870 miliónů světelných roků od Země.
Jak se ve skvrnách na Slunci pohybují jasné útvary zvané penumbrální zrna, a co tento pohyb říká o vnitřní dynamice a magnetickém poli Slunce? Nová studie pomocí pokročilé počítačové simulace nabízí odpovědi, které rozšiřují výsledky předchozích pozorování a odhalují, jak složitý a proměnlivý je život penumbrálních zrníček.
V srpnu 2017 zaznamenaly detektory gravitačních vln LIGO úkaz, který, jak se předpokládalo, byl splynutím dvou neutronových hvězd. Jev GW170817, tzv. kilonova, se stal prvním astronomickým objektem, pozorovaným zároveň v oboru gravitačních vln a elektromagnetického záření. Podle studie uveřejněné v září 2018 vedla kombinovaná rádiová pozorování využívající teleskopy Very Long Baseline Array (NSF), Karl G. Jansky Very Large Array a Robert C. Byrd Green Bank Telescope k odhalení výtrysku částic o vysoké rychlosti, které unikaly do mezihvězdného prostoru po splynutí dvou neutronových hvězd v galaxii NGC 4993, což je čočková galaxie nacházející se ve vzdálenosti zhruba 130 miliónů světelných roků.
Astronomové díky vesmírné observatoři XMM-Newton poprvé potvrdili přítomnost aktivního galaktického jádra (AGN) v tzv. „zeleném hrášku“ – zvláštním typu trpasličí galaxie s překotnou tvorbou hvězd. Tato objevná studie ukazuje, že i méně zářivé černé díry mohly hrát klíčovou roli při reionizaci raného vesmíru a poskytuje tak cenný pohled na růst černých děr v jeho prvních epochách.
Nové snímky získané dalekohledem ESO/VLT v Chile a dalšími teleskopy odhalují bohatou oblast plnou hvězd a zářících plynných oblaků, která se nachází v Malém Magellanově oblaku – jedné z nejbližších sousedních galaxií. Mezi filamenty plynu, které jsou pozůstatkem 2 000 let staré supernovy, se astronomům podařilo identifikovat obtížně zachytitelný hvězdný objekt. Přístroj MUSE byl použit ke zjištění jeho polohy a starší pozorování pořízená kosmickou observatoří Chandra následně potvrdila, že se jedná o osamocenou neutronovou hvězdu.
Ne všechny hvězdy se chovají přesně podle kolonky, do níž spadají. Některé z hvězd například vykazují anomálie v chemickém složení, takové označujeme jako chemicky pekuliární. Marek Skarka ze Stelárního oddělení ASU vedl tým, který studoval hned dvojici chemicky pekuliárních hvězd v systému 50 Draconis. Práce ukazuje, že jde o velmi zajímavý systém, v němž se uplatňuje hned několik neobvyklých fyzikálních procesů.
Arzenálu teleskopů ESO v Chile se podařilo detekovat první optický protějšek zdroje gravitačních vln. Pozorování, která vejdou do historie, navíc naznačují, že tento unikátní objekt je výsledkem splynutí dvojice neutronových hvězd a jedná se o dlouho hledaný jev známý jako kilonova. Následkem tohoto typu kataklyzmatického spojení jsou do okolního kosmického prostoru rozptýleny těžké chemické prvky jako zlato nebo platina. Objev, který byl zveřejněn v řadě článků v prestižním vědeckém žurnálu Nature a dalších časopisech, rovněž poskytuje dosud nejsilnější důkazy, že krátké záblesky záření gama způsobuje právě spojení dvou neutronových hvězd.
Prach hraje zásadní roli v mezihvězdném prostředí, ovlivňuje vznik hvězd a planetárních systémů, ale také interakci se supernovami. Jaký osud čeká prachové částice po hvězdných erupcích a explozích supernov? Nová studie pomocí pokročilých numerických simulací zkoumá, jak různé faktory – včetně geometrie okolního prostředí a načasování výbuchu – určují, zda prach přežije, nebo bude zničen. Výsledky ukazují, že prach může být odolnější, než se dříve myslelo, a jeho osud závisí na složitém propojení fyzikálních procesů.
Týmu astronomů pracujícímu s dalekohledem ESO/VLT se ve světle vyzařovaném mimořádně hustou neutronovou hvězdou se silným magnetickým polem zřejmě podařilo zachytit první známky kvantového efektu, jehož předpověď pochází již z roku 1930. Stupeň polarizace pozorovaného světla naznačuje, že v jinak prázdném prostoru v okolí neutronové hvězdy by se mohl projevovat kvantový jev známý jako dvojlom vakua.
Jedna z hlavních otázek současné astronomie je, jak se planety kolem hvězd dostávají na své pozorované oběžné dráhy, které jsou mateřské hvězdě mnohem blíže, než pozorujeme v naší Sluneční soustavě. K rozřešení této záhady může přispět výzkum sklonů oběžných drah exoplanet. Některé studie ukazují, že oběžné dráhy exoplanet mohou být různě orientované vůči rotačním osám mateřských hvězd, což pravděpodobně souvisí s jejich dynamickou historií. Planet, u nichž je taková informace známa, však není mnoho, a každá další je důležitým střípkem do skládačky vývoje planetárních systémů. Jiří Žák z ASU vedl studii, která měřila sklon oběžných drah exoplanet pomocí tzv. Rossiterova-McLaughlinova efektu. Tyto poznatky pomáhají pochopit, jak planetární soustavy vznikají a vyvíjejí se v průběhu milionů let. Významně přispívají i k debatě o stabilitě a obyvatelnosti exoplanetárních systémů.
Modelování pozdních fází vývoje velmi hmotných hvězd je jednou z největších astrofyzikálních výzev současnosti. Navíc jen omezená dostupnost reálných pozorovacích dat činí pokusy o modelování ještě složitějšími, protože je velmi obtížné teoretické výsledky ověřit na skutečných datech. I proto je velmi zajímavou studie Michalise Kourniotise přijatá k publikaci v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Práce se zabývala opravdu zvláštní hvězdou s označením HD 144812.
