eň objevů 1998
Ročník XXXIII, díl III.
2. Hvězdy
2.1. Slunce
Úplné zatmění Slunce 11.
srpna 1999, viditelné u našich jižních sousedů, oživuje otázku, kdy se
takové úkazy daly v průběhu posledního tisíciletí pozorovat u nás. V Praze
byla viditelná úplná sluneční zatmění 7. 6. 1415 a 12. 5. 1706 jakož i
prstencové zatmění 1. 10. 1502. Příští úplné zatmění v Praze bude pozorovatelné
až 7. října 2135. Průměrný interval mezi úplnými zatměními na daném místě
zemského povrchu činí 360 let.
Poslední úplné zatmění Slunce v
Evropě bylo pozorováno před čtyřiceti lety, a to je asi ten hlavní důvod,
proč je v době sepisování tohoto přehledu celý kontinent vzhůru nohama.
Při letošním zatmění by při troše štěstí mělo být možné pozorovat očima
jednak nějakou Perseidu a jednak i velmi vzdálené hvězdy (Rigel a Deneb)
pouhým okem -- komu se to kdy povede téměř v pravé poledne!
A. Conway aj. se zabývali možností
předpovědi maxima 23. cyklu sluneční činnosti (cykly se počítají
od slunečního minima v roce 1755) a ukázali, že dostatečně přesná předpověď
na úrovni 10 procent v určení okamžiku maxima a jeho relativního čísla
je dosud nemožná. W. Dziembowski aj. potvrdili, že poslední minimum sluneční
činnosti nastalo v čase 1996,8 roku. R. Oliver aj. ukázali, že vysoce energetické
sluneční erupce se opakují v periodě 152 až 158 dnů, a že plochy skvrn
kolísaly v periodě 158 dnů v letech 1874-1993. Efekt byl nejzřetelnější
u vysokých cyklů, zejména u rekordního cyklu 19, ale vymizel po 21. cyklu.
Podle D. Gougha a M. McIntyra se
totiž uvnitř zářivé zóny Slunce vyskytuje silné magnetické pole řádu 0,1
mT, vázané na homogenní rotaci slunečního nitra. Nad touto zónou se pak
nachází přechodová vrstva (tachoklina) a tam začíná diferenciální rotace
slunečního tělesa, neboť -- jak známo -- sluneční povrchu rotuje rychleji
na rovníku než v okolí pólů. Souhrnné údaje o měření magnetického pole
Slunce jako hvězdy uveřejnili V. Kotov aj. na základě 2457 dnů měření magnetografem
na Mt. Wilsonu. Pole má obvykle indukci řádu desítek mikroT, výjimečně
až 300 mikroT a kolísá s periodami 26,9 až 28,1 dne.
Naprosto nezastupitelnou roli při
výzkumu Slunce sehrála jedinečná družice/sonda SOHO, která odstartovala
ze Země v prosinci 1995 a v únoru 1996 se usadila v Lagrangeově bodě L1
soustavy Slunce-Země, odkud pomocí 11 přístrojů sledovala Slunce nepřetržitě
po dobu více než dvou let. Objevy SOHO jsou tak významné a početné, že
by stálo za to jim věnovat zvláštní přehled. Rozhodně však nemohu vynechat
zprávu o pozorování A. Kosovičeva a V. Žarkové, kteří pomocí SOHO poprvé
prokázali výskyt sluncetřesení v souvislosti se zcela průměrnou
erupcí 9. července 1996. Od epicentra erupce se totiž po povrchu Slunce
šířily sluncetřesné vlny s amplitudou až 3 km a rychlostí zvyšující se
od 10 do 110 km/s, takže jev byl o řád mohutnější, než předvídala teorie.
Vlny byly sledovány po dobu 70 minut do vzdálenosti 120 000 km od erupce.
Na otevřené Richterově stupnici dosáhlo magnitudo sluncetřesení hodnoty
11,3; bylo tedy 40000krát mohutnější než ničivé zemětřesení v San Franciscu
roku 1906. Většina slunečních observatoří mohla z kosmu i ze Země sledovat
jednu z největších slunečních protuberancí, jež se objevila 2. června
1998 v časných dopoledních hodinách našeho času a rychlostí 100 km/s stoupala
až do rekordní výšky 1 milionu km od Slunce. Teplota plynu v protuberanci
dosáhla hodnoty 10 kK a její pohyb byl zřetelně vyvolán přeměnou magnetické
energie v kinetickou.
V dubnu 1998 se na polární dráhu
dostala levná, avšak velmi výkonná, sluneční družice TRACE pro výzkum
přechodné oblasti mezi chromosférou a korónou. TRACE na sebe upozornila
již počátkem května, když pozorovala proces uvolnění magnetické energie
ve vysoké atmosféře Slunce v pásmu EUV. Na filmové animaci je dobře patrné,
jak se náhle rozvinuly do sebe dvě navzájem kolmé magnetické smyčky a toto
krátké spojení (rekonexe) uvolnilo tak velké množství energie, že vzplanula
sluneční erupce. Sběrný film ukazuje, jak se úzké pásy sluneční
atmosféry dlouhé až 100 000 km ohřívají a zase ochlazují během několika
minut. Do konce roku pořídila TRACE již na 700 tisíc snímků s vynikajícím
rozlišením. Na snímcích jsou patrné vývoje koronálních smyček i "mechovitý
porost" o tloušťce asi 2000 km, vznášející se nad fotosférou ve výšce asi
3000 km a ohřátý na 1 MK. Tento porost souvisí obvykle s fakulemi v chromosféře,
odkud pak směrem nahoru vybíhají spikule chladného plynu.
Podle J. Thomase je tato jemná
struktura slunečního povrchu vytvářena nelineární reakcí stoupajícího
magnetického pole na turbulentní konvekci těsně pod povrchem Slunce. Pole
se přenáší od základny konvektivní zóny vztlakem a difúzí. Naneštěstí jsou
však magnetické trubice tenčí než nynější rozlišení přístrojů (0,2"; tj.
140 km na povrchu Slunce), takže došlo ke kuriózní situaci, kdy teorie
jevů v přechodové oblasti na povrchu Slunce předbíhá pozorování. Z teorie
vyplývá, že tyto procesy doprovází hlasitý rámus, jelikož při přenosech,
proudění a turbulenci vznikaji globální akustické oscilace, využívané v
helioseismologii. Podle E. Priesta aj. je právě rekonexe magnetických siločar
spolu s turbulentním brzděním v chromosféře hlavní příčinou ohřevu sluneční
koróny na teplotu až 6 MK. C. Schrijver aj. uvádějí, že magnetické
energie aktivních oblastí ve fotosféře a chromosféře je obrovská a pomocí
malých bipolárních magnetických struktur, podléhajících rekonexi, se vskutku
takřka samočinně přenáší do koróny.
Ve Spojených státech stále funguje
první neutrinový detektor ve zlatém dole Homestake v Jižní Dakotě
v hloubce 1478 metrů pod zemí. Od roku 1978 do konce roku 1997 zde bylo
získáno 108 integrálních měření neutrinového toku ze Slunce, jež dala průměr
(2,6+-0,2) SNU, tj. asi třetinu očekávaného množství. P. Sturrock aj. tvrdí,
že v datech odhalili nečekaný šířkový efekt, související s měnící se heliografickou
šířkou pozorovaného středu slunečního kotouče. Tato šířka kolísá během
roku v rozmezí +-7,5 stupně a autoři nalezli variace neutrinového toku
s periodou 12,9 cyklů za rok. Pokud by se tento překvapující výsledek potvrdil,
znamenalo by to patrně, že sluneční neutrinový tok je ovlivňován magnetickým
polem v zářivé zóně pod povrchem Slunce. Pokud je zmíněný deficit slunečních
neutrin vskutku způsoben oscilacemi neutrin, údajně odhalenými v
japonském detektoru Superkamiokande, pak by se to mohlo potvrdit v galiových
detektorech GALLEX a SAGE, jejichž časové rozlišení je lepší než u chlórového
detektoru Homestake, neboť by se zde měla projevit neustále kolísající
vzdálenost Země od Slunce v průběhu kalendářního roku.
V Kanadě byl v květnu 1998 uveden
do chodu dlouho připravovaný experiment SNO s detekcí slunečních
neutrin pomocí těžké vody. Zařízení se nachází v niklovém dole Inco Creighton
poblíž Sudbury a bylo vybudováno od roku 1990 za 70 milionů dolarů. Průhledná
kulová akrylová nádoba obsahuje 1000 t těžké vody v hodnotě 300 milionů
dolarů, zapůjčené od kanadské Komise pro atomovou energii. Průlety všech
typů neutrin nádrží jsou detektovány 9500 fotonásobiči, přičemž aparatura
dokáže rozlišit jednotlivé typy neutrin od sebe.
2.2. Exoplanety a hnědí trpaslíci
Počátkem roku byl uzavřen spor,
zda periodické změny radiálních rychlostí hvězdy 51 Pegasi nejsou
náhodou vyvolány pomalými oscilacemi rozměrů hvězdy, jak se domníval D.
Gray, což by znamenalo, že kolem hvězdy neobíhá žádná exoplaneta o hmotnosti
srovnatelné s Jupiterem. A. Hatzes aj. totiž získali mimořádně kvalitní
spektra hvězdy během 18 nocí v létě 1997 a žádné oscilace přitom nenašli.
Prakticky současně sám hlavní kritik D. Gray zveřejnil práci, v níž ukázal,
že jeho námitka vycházela z nedostatečně přesných spektrálních měření,
takže fakticky šlo o pouhý šum. Totéž prokázali jak pro 51 Peg tak pro
tau Boo také T. Brown aj. Tím dostalo objevování exoplanet prostřednictvím
přesných měření periodického kolísání radiálních rychlostí definitivní
požehnání a objevů exoplanet od té doby utěšeně přibývá.
G. Marcy aj. ohlásili objev dosud
nejbližší exoplanety u rekordně lehké hvězdy Gliese 876 (sp. dM4;
T = 3200 K) o hmotnosti 0,32 Mo,
vzdálené od nás pouze 4,7 pc - je to v pořadí 53. nejbližší hvězda ke Slunci.
Exoplaneta má hmotnost větší než 1,9 Mj
a obíhá kolem mateřského červeného trpaslíka ve vzdálenosti 0,2 AU v periodě
61 dnů. X. Delfosse aj. ukázali, že dráha exoplanety je velmi protáhlá
s výstředností e = 0,3. D. Queloz a M. Mayor našli exoplanetu u hvězdy
14 Her (Gliese 614; sp. K), vzdálené od nás 18 pc. Exoplaneta má
hmotnost větší než 3,3 Mj
a obíhá kolem mateřské hvězdy po protáhlé (e = 0,36) dráze ve střední vzdálenosti
2,5 AU v periodě 4,4 roky.
D. Trilling a R. Brown objevili
infračervený přebytek záření u hvězdy 55 Cnc (sp. G8), kolem níž
obíhá exoplaneta ve vzdálenosti 0,11 AU v periodě 14,65 dne. Přebytek lze
objasnit jako cirkumstelární prach typu Kuiperova pásu. Pokud tento pás
leží v oběžné rovině exoplanety, pak lze určit její hmotnost na 1,9 Mj.
Podobně J. Greaves aj. odhalili pomocí submilimetrových měření aparaturou
SCUBA JCMT prsten prachu kolem známé hvězdy epsílon Eridani (sp.
K2 V; 0,8 Mo), vzdálené
od nás 3,2 pc a mladší než 1 miliarda let. Prsten o hmotnosti alespoň 0,01
Mz má vnitřní hranu
ve vzdálenosti 30 AU od hvězdy a vnější v 60 AU, takže opět velmi připomíná
náš Kuiperův pás. Podobně jako u Vegy, Fomalhauta a beta Pic je vnitřek
prstenu jakoby prázdný, což sugestivně naznačuje možnost výskytu exoplanet
v této oblasti přilehlé k vlastní hvězdě. U epsílon Eri však není naděje
na jejich detekci metodou radiálních rychlostí, neboť zmíněný prstenec
je skloněn přesně kolmo k zornému paprsku.
Dobrý argument o vznikání planetární
soustavy poskytla též infračervená měření pomocí Keckova dalekohledu II,
vykonaná v březnu 1998 M. Wernerem aj. v okolí hvězdy HR 4796 v
souhvězdí Centaura. Hvězda stará asi 10 milionů let a vzdálená 70 pc je
obklopena rotujícím prachovým diskem o poloměru 100 AU, v němž se však
vyskytuje centrální díra o poloměru 50 AU -- právě v této díře již nejspíše
vznikly akumulací prachových zrnek planety. M. Jura a J. Turner odhalili
poněkud záhadný shluk prachu v akrečním disku kolem staré složky dvojhvězdy
HD 44179, obklopené mlhovinou Červený obdélník. Zatímco samotná hvězda
se v dohledné době nejspíše stane bílým trpaslíkem, shluk prachu o hmotnosti
Jupiteru by se mohl gravitačně zhroutit na opravdovou planetu.
Do hledání exoplanet metodou periodických
změn radiálních rychlostí se od července 1996 vložil Keckův desetimetr
se superpřesným spektrografem HIRES. R. Butler aj. tak sledují 420 hvězd
hlavní posloupnosti od pozdních typů F až po spektrální třídu M. Prvním
výsledkem přehlídky je objev exoplanety u hvězdy HD 187123, vzdálené
od nás 48 pc, jež je téměř dokonalým analogem našeho Slunce, neboť má stejnou
hmotnost, spektrální typ G3 V (Tef
= 5830 K) a svítivost 1,35 Lo
(Mbol = 4,37 mag).
Podobá se Slunci také rychlostí obvodové rotace, stářím a aktivitou chromosféry.
Podle měření zmíněné skupiny kolísá radiální rychlost hvězdy s poloviční
amplitudou 72 m/s v periodě 3,1 dne, což je tedy oběžná doba exoplanety
s hmotností větší než 0,5 Mj,
obíhající po bezmála kruhové dráze ve vzdálenosti 0,04 AU od mateřské hvězdy.
Není divu, že při tak rekordně malé vzdálenosti od hvězdy je povrch exoplanety
ohřát na 1400 K.
Zatím známe asi 20 substelárních
objektů o hmotnostech od 0,45 do 50násobku hmotnosti Jupiteru, jež se nacházejí
ve vzdálenostech od 0,04 do 4 AU od mateřské hvězdy a mají povrchové teploty
od 200 do 1500 K. V jejich atmosféře nacházíme při teplotách nižších než
1300 K především metan, při teplotách pod 600 K pak čpavek. Zdrojem atmosférické
opacity je zde molekulární vodík, dále voda, metan i čpavek.
Na rozdíl od hledání substelárních
objektů metodou radiální rychlostí není zatím úplně jasné, zda se může
zdařit jejich nalezení z velmi přesné fotometrie, když exoplaneta či hnědý
trpaslík periodicky přechází přes disk mateřské hvězdy. Největší podezření
budila dvojhvězda CM Draconis, skládající se ze dvou trpaslíků spektrální
třídy M4,5, u níž bylo od března 1996 do března 1998 údajně pozorováno
17 poklesů jasnosti o hloubce 0,08 mag. Kontrolní měření však ukázala,
že šlo jako již mnohokrát o planý poplach, způsobený nedostatečnou kalibrací
citlivých fotometrických měření. Pokud se vůbec v této těsné dvojhvězdě
nachází exoplaneta, musí mít poloměr menší než trojnásobek poloměru Země
a oběžnou dobu delší než 30 dnů -- jinak by už byla z fotometrie odhalena.
Mezitím se však začíná prosazovat
zcela odlišná a velmi perspektivní metoda odhalování exoplanet prostřednictvím
efektu gravitačních mikročoček, jak ukázali K. Griest a N. Safizadeh.
Jde vlastně o speciální případ podvojné gravitační mikročočky, kdy však
druhou složkou soustavy není hvězda, nýbrž exoplaneta. Při současné vysoké
přesnosti hvězdné fotometrie jde o metodu zdaleka nejcitlivější, neboť
dokáže odhalovat exoplanety i na hranicích Galaxie a až do hmotnosti pouhého
10násobku hmotnosti Země. Podmínkou je ovšem příslušné seřazení těles na
témže zorném paprsku, tj. nejprve dojde k seřazení vzdálené hvězdy a čočkující
hvězdy, čímž se světlo vzdálené hvězdy zesiluje, a pak se buď na vzestupné
či na sestupné větvi této světelné křivky objeví malý zoubek, trvající
pouze několik hodin -- a to je příznak přítomnosti exoplanety.
Tato předpověď se dramaticky potvrdila
v červenci roku 1998, kdy bylo na Mt. Stromlo v Austrálii v rámci projektu
hledání gravitačních mikročoček MACHO v galaktické výduti odhaleno zjasnění
hvězdy MACHO98-BLG-35 a jeho průběh byl podrobně sledován také dalekohledy
na Novém Zélandu, v USA a Japonsku. Tak se podařilo I. Bondovi aj. a P.
Yockovi na vzestupné větvi klasické světelné křivky pro gravitační mikročočku
odhalit několik hodin trvající zoubek (přídavné zjasnění) asi o 10 procent,
které lze interpretovat jako přechod exoplanety, jež kolem mateřské hvězdy
(vlastní mikročočky), vzdálené od nás asi 9 kpc a s hmotností asi 0,4 Mo,
obíhá ve vzdálenosti 1 až 4 AU při vlastní hmotnosti v rozmezí 1 až 10
Mz (podle S. Rhieho
aj. nejpravděpodobněji asi 3 Mz).
Zmínění autoři odhadují, že obdobně
lze objevit jednu exoplanetu o hmotnosti 10 Mz
a vzdálenosti 1 AU od mateřské hvězdy asi 5krát ročně a planetu o hmotnosti
1 Mz asi jednou ročně,
což jsou velmi příznivé údaje. Zpětně byl ostatně takový zoubek na světelné
křivce rozpoznán také u mikročočky MACHO94-BLG-4, kdy příslušná
exoplaneta měla hmotnost kolem 5 Mj.
Podle M. Albrowa aj. je mezi dosud pozorovanými 200 případy zjasnění pomocí
gravitačních mikročoček asi 10 jevů, které v případě, že jsou reálné, lze
vysvětlit jako příspěvek exoplanet. Tím více dle G. Gyuka aj. překvapuje,
že při známých přehlídkách mikročoček směrem k Velkému Magellanovu mračnu
nebyl dosud odhalen ani jeden hnědý trpaslík, když se vcelku logicky předpokládalo,
že jejich výskyt by měl být ještě vyšší než výskyt málo hmotných hvězd.
D. Trilling aj. se s ohledem na
těsné resp. výstředné dráhy mnoha obřích exoplanet zabývali vývojem těchto
drah a ukázali, že tzv. migrace exoplanet od času jejich vzniku
směrem k mateřské hvězdě je naprosto běžná. Pokud by totiž exoplaneta vznikla
příliš blízko mateřské hvězdy, nenasbírala by dost hmoty na vznik kovového
jádra a nestala by se obří exoplanetou. Náš Jupiter může mít kovové jádro
o hmotnosti nanejvýš 10 procent své úhrnné hmotnosti a autoři soudí, že
migroval od doby svého vzniku asi o 0,2 AU směrem ke Slunci. Migrace je
doprovázena ztrátou hmoty exoplanety a v případě, že probíhá příliš rychle,
může se taková exoplaneta dočista rozplynout.
Jak ukázal A. Tutukov, planety
mohou vznikat v blízkosti hvězd všech možných typů, včetně bílých trpaslíků,
neutronových hvězd i hvězdných černých děr a rovněž v soustavách těsných
dvojhvězd. Asi třetina hvězd hlavní posloupnosti s původní hmotností do
10 Mo má kolem sebe
exoplanety. Dráhové hranice pro vznik exoplanet jsou zevnitř i zvenčí
dobře definovány. Vnitřní okraj je dán teplotou, při níž se vypaří meziplanetární
prach, zatímco vnější okraj se nachází tam, kde již není efektivní akrece
meziplanetární látky akumulací. Podle J. Lia aj. mohou skalnatá jádra terestrických
planet úspěšně přežít i rozepnutí mateřské hvězdy z hlavní posloupnosti
do fáze červeného obra, takže tato jádra mohou nakonec obíhat i kolem bílých
trpaslíků.
V polovině května 1998 uveřejnil
A. Boss v britské Nature výpočet přímého vzniku obřích planet z
gravitačních nestabilit v akrečním disku kolem vznikající prahvězdy, aniž
by bylo potřebí nejprve vytvořit zárodečné kamenné jádro obří planety.
Ukázal, že takový vznik je opravdu bleskový, během pouhého století, když
prahvězda je stará řádově 105
let. Naproti tomu terestrické planety vznikají srážkovou akumulací planetesimál
v akrečním disku během nějakých 108
let. Také obří planety mohou vznikat srážkovou akumulací, tj. nejprve se
vytvoří kamenné jádro o hmotnosti asi o řád vyšší než je hmotnost Země,
a na ně se pak nabalí plynné obaly během řádově 107
let.
Právě 14 dnů po publikaci Bossovy
práce oznámili S. Terebeyová aj., že pomocí NICMOS HST zobrazili okolí
dvojhvězdy TMR-1A,B (IRAS 04361+2547) v molekulovém mračnu v Býku,
vzdálené od nás 140 pc. Dvojhvězda je stará asi 300 tisíc roků a její úhrnná
svítivost činí 3,8 Lo.
Na snímku nalezli obloukové svítící vlákno, vycházející z dvojhvězdy, jejíž
složky jsou od sebe vzdáleny 42 AU, a na jehož opačném konci je patrný
slabě svítící bod C. Odtud usoudili, že jde o objekt, vyvržený před 1000
roků z okolí samotné dvojhvězdy jakousi obdobou gravitačního praku pro
kosmické sondy. Objekt C o svítivosti menší než 0,001 Lo
a hmotnosti mnohonásobku Mj
se od mateřské dvojhvězdy vzdaluje rychlostí 10 km/s, takže se nyní nalézá
již asi 1400 AU od dvojhvězdy. Povaha objektu není známa, ale autoři objevu
se domnívají, že nejspíše půjde o obří exoplanetu či hnědého trpaslíka,
jenž při svém úprku za sebou nechává kondenzační stopu, která ho nakonec
prozradila. Bossův mechanismus vzniku obřích exoplanet by tak získal překvapivě
rychlou pozorovací podporu.
Podle Bosse může do téže kategorie
patřit i dvojhvězda L1551 v infračerveném katalogu IRS5, kterou
pomocí rádiového interferometru VLA studovali na vlnové délce 7 mm L. Rodriguez
aj. s lineárním rozlišením 7 AU. Dvojhvězda je vzdálena 150 pc a její složky
jsou od sebe 45 AU daleko. Každá složka je obklopena protoplanetárním diskem
o průměru asi 20 AU a hmotnosti 0,05 Mo
(zárodečný disk sluneční soustavy měl podle všeho pouze 0,01 Mo).
Boss se domnívá, že i v tomto případě jsou vhodné podmínky pro katapultování
obří exoplanety do mezihvězdného prostoru, obdobně jako u TMC-1. Naproti
tomu se nepotvrdil předloňský objev A. Schultze aj. údajného substelárního
průvodce nejbližší hvězdy Proximy Centauri (=Gliese 551) ze snímků
HST. Podle D. Golimowského a D. Schroedera šlo o nějaký záhadný artefakt
na snímku.
Podrobnou teorii vlastností hnědých
trpaslíků a obřích exoplanet předložil A. Burrows. Modely objektů v rozmezí
hmotností 0,00025 až 0,25 Mo
dávají horní mez pro hnědé trpaslíky 0,074 Mo
za předpokladu, že jejich chemické složení je shodné se slunečním. Horní
mez jejich svítivosti pak vychází na 6.10-5
Lo, zatímco spodní
mez pro svítivosti hvězd činí 5.10-4
Lo. Pokud však v hnědých
trpaslících zcela chybí "kovy", může jejich hmotnost dosáhnout dokonce
0,092 Mo a svítivost
až 1,3.10-3 Lo,
zatímco jejich poloměry na chemickém složení ba ani na hmotnosti příliš
nezávisejí a pohybují se kolem 0,1 Ro.
Spodní mez hmotnosti hnědých trpaslíků
se odhaduje na 0,075 Mo;
tj. pod touto mezí hovoříme o obřích exoplanetách. V jádrech hnědých trpaslíků
i obřích exoplanet se nacházejí vodík i hélium pod velkým tlakem v kapalném
či dokonce kovovém stavu při hustotách až 2000násobku hustoty vody a centrální
teplotě až 2,7 MK.
Pokud je hmotnost hnědého trpaslíka
vyšší než 0,013 Mo,
proběhne v jeho raném mládí za 1 až 100 milionů let omezená termonukleární
reakce, při níž se spotřebuje veškeré deutérium. Pro hnědé trpaslíky
s hmotností přes 0,06 Mo
se podobně spotřebuje i lithium. Nitro hnědých trpaslíků je plně konvektivní;
pouze ve vnější tenké atmosféře probíhá přenos energie zářením. Pokud je
teplota atmosféry hnědého trpaslíka nižší než 2500 K, objevují se v ní
zrníčka silikátů. Vodní mračna u exoplanet lze předpokládat při teplotě
atmosféry do 400 K a čpavková oblaka při teplotě pod 200 K. Podle C. Tinneyho
jsou hnědí trpaslíci vlastně nepovedené hvězdy s hmotností nanejvýš 0,07
Mo, jejichž úhrnný
počet však nestačí na vysvětlení podstaty skryté hmoty v Galaxii. V jejich
atmosférách se pozoruje spojité záření horkého prachu a pásy metanu.
Prototypem hnědých trpaslíků je
objekt Gliese 229B, objevený H. Nakajimou aj. v roce 1995. Povrchová
teplota tohoto objektu činí podle B. Oppenheimera aj. asi 950 K a v jeho
atmosféře se nacházejí metan, voda, CsI a oxid uhelnatý, zatímco oxidy
titanu a vanadu jakož i hydridy železa a vápníku zcela chybějí. A. Schultz
aj. využili STIS HST k přímému zobrazení tohoto nejbližšího a nejchladnějšího
známého hnědého trpaslíka, jenž se nalézá 7,5" od mateřské hvězdy Gl 229A.
Odvodili odtud jeho hmotnost v rozmezí 0,04 až 0,055 Mo.
D. Golimowski aj. prokázali společný pohyb páru Gliese 229 A+B, vzdáleného
od nás 5,8 pc, a současně vyloučili možnost, že se v jeho okolí nachází
ještě nějaký další průvodce do mezné I = 24,5 mag. Hnědý trpaslík má poloměr
zhruba stejný jako Jupiter a svítivost pouze 6,4.10-6
Mo. Stáří této soustavy
odhadli v rozmezí 1 až 5 miliard let. T. Nakajima aj. využili snímků z
HST k odvození elementů dráhy hnědého trpaslíka B vůči složce A. Při vzdálenosti
průvodce 32 AU a výstřednosti dráhy větší než e = 0,25 činí jeho oběžná
doba kolem složky A plných 236 let. Hnědý trpaslík má hmotnost asi 47 Mj.
Dosud nejbohatším lovištěm hnědých
trpaslíků se stala známá mladá (120 milionů let) otevřená hvězdokupa Plejády
v Býku, vzdálená od nás 116 pc. L. Festin zde ohlásil objev dalších čtyř
hnědých trpaslíků, mezi nimiž je i objekt NPL40 o hmotnosti pouhých 0,04
Mo. Také E. Martín
aj. nalezli další tři hnědé trpaslíky pomocí infračervené fotometrie v
pásmu I a ze spektrálního rozboru zjistili, že v jejich atmosférách chybějí
pásy molekuly TiO, ale zato se tam vyskytují pásy molekul CaH, CrH a VO.
Rozhodli se proto zavést novou spektrální třídu L, charakterizovanou
teplotou nižší než 2200 K a hmotností objektů 0,04 Mo.
Pomocí infračervené družice ISO objevili F. Comerón aj. nejméně 3 jisté
a 5 pravděpodobných hnědých trpaslíků v molekulovém mračnu kolem hvězdy
ró Oph, jež je od nás vzdáleno necelých 140 pc. Hmotnosti těchto
hnědých trpaslíků jsou vesměs vyšší než 0,02 Mo
a jejich povrchové teploty dosahují minimálně 2500 K. Tyto objekty nejsou
starší než 3 miliony let.
A. Maggazzú aj. našli prvního kandidáta
na hnědého trpaslíka v otevřené hvězdokupě Praesepe v souhvězdí
Raka, vzdálené od nás 180 pc. Objekt RP1 má I = 21,0 mag a barevný index
I-K = 4,6 a jeho hmotnost leží v rozmezí 0,06 až 0,08 Mo.
2.3. Prahvězdy
I. Contopoulos a D. Kazanas upozornili,
že v závěrečné fázi smršťování prahvězdy na hvězdu hlavní posloupnosti
se uplatní Poyntingův-Robertsonův brzdný efekt v akrečním proudění kolem
centrálního hroutícího se jádra. Vznikají tak silné azimutální elektrické
proudy, jejichž indukcí vzniká i mocné magnetické pole. E. Churchwell zjistil,
že bipolární proudy molekulového plynu, vytékající z velmi hmotných prahvězd,
obsahují více hmoty než samotná prahvězda, řádově až 100 Mo!
Je téměř nepochopitelné, jak lze tak velké hmoty urychlovat na supersonické
výtokové rychlosti, aniž by se látka příliš ohřála a molekuly rozpadly.
Zdá se, že proudy vznikají následkem přítoku kosmické látky, padající na
prahvězdu, což nakonec vyvolává pozorované bipolární výtoky v kuželu o
vrcholovém úhlu řádu desítek úhlových stupňů, přičemž ročně tak prahvězda
ztrácí molekulární plyn o hmotnosti řádově 10-3
Mo.
L. Greenhill aj. studovali molekulární
výtoky z velmi hmotných prahvězd v obřím molekulovém mračnu v Orionu
OMC-1. Nalezli tak velké množství právě vznikajících prahvězd nebo extrémně
mladých hvězd. Z měření v silikátových pásmech vyplývá, že prahvězdy jsou
zdrojem bipolárních kuželovitých výtoků, měřitelných až do 60 AU od prahvězdy.
Rychlost výtoku zde dosahuje až 100 km/s. Naproti tomu v rovníkové rovině
prahvězdy probíhá výtok rychlostí jen 18 km/s, ale zato jej lze pozorovat
až do vzdálenosti 1000 AU.
K. Malfait aj. popsali infračervené
spektrum velmi mladé hvězdy HD 100546, pořízené družicí ISO v roce
1996. V disku, obklopujícím hvězdu, objevili emisní čáry C a O, vydávané
zrníčky silikátů, ne nepodobné spektru komy komety Hale-Bopp. Jde o velmi
ranou Herbigovu hvězdu třídy Ae/Be nepatrně starší než 10 milionů let,
vzdálenou od nás 103 pc. Autoři soudí, že hvězda je zcela jistě obklopena
družinou obřích exoplanet a obdobou Oortova oblaku komet z naší sluneční
soustavy.
E. van Dishoeck a G. Blake se zabývali
chemickým vývojem oblastí, v nichž vznikají hvězdy. Ukázali, že podnětem
ke vzniku hvězd je gravitační hroucení molekulového mračna, přičemž
se kolem zárodku hvězdy vytváří akreční disk ve vzdálenosti 100 až 10000
AU od centra prahvězdy, tvořený převážně ledovými planetesimálami. Jakmile
se prahvězda změní díky termonukleární reakci na hvězdu, ohřeje se její
okolí jednak rázovými vlnami a jednak samotným zářením. To vede k vypařování
ledů a organických molekul. V disku se pak pozorují emise SiO, OH a H2O.
Podobně V. Mannings studoval infračervené spektrum hvězdy HR 4794A,
staré asi 10 milionů let a nalezl kolem ní prachový disk, zcela obdobný
diskům kolem Fomalhauta nebo Vegy. Disk se rozprostírá ve vzdálenosti od
35 AU do 130 AU, přičemž jeho teplota klesá od 250 do 100 K. Blíže ke hvězdě
se patrně nacházejí exoplanety, obdobně jako u Fomalhauta, kde stopy disku
mizí ve vzdálenosti menší než 30 AU od hvězdy.
E. Vitričenko zkoumal proměnné
hvězdy BM Ori a V1016 Orionis, patřící do známého Trapezu a ukázal,
že jejich sekundární složky jsou obklopeny prachovými zrníčky grafitu nebo
oxidu křemičitého. Jelikož bod tání křemene činí 2100 K, je pravděpodobnější,
že jde o silikátová zrníčka v prachových obalech s teplotami 1320 a 1600
K. A. Whitworth aj. ukázali, že hvězdy v Trapezu vznikají v hustých hvězdokupách
se vzájemnou vzdáleností hvězdných zárodků menší než 104
AU a ponejvíce jako dvojhvězdy s typickou vzdáleností složek 10 až 100
AU. Složky dvojhvězd kolem sebe obíhají většinou po velmi výstředných drahách
a v nejranějších fázích jejich vývoje proto dochází k jejich silnému vzájemnému
ovlivňování. Akreční disky si uchovávají vysokou hmotnost po dobu asi 30
tisíc let od vzniku soustav. Tak lze mj. objasnit složitou strukturu již
dříve zmíněné dvojhvězdy TMR-1 v Býku. Tento systém zkoumali D.
Brown a C. Chandler pomocí pásů CO na vlnové délce 2,7 mm. Obě složky dvojhvězdy
jsou obklopeny cirkumstelárními obálkami s poloměry asi 1000 AU, které
obsahují hmotu 0,3 resp. 0,5 Mo.
Horní mez akrece hmoty složek z příslušných obálek činí 4.10-7
Mo.
2.4. Hvězdná astrofyzika
R. Neuhäuser a W. Brandner určovali
parametry 21 mladých hvězd, původně objevených družicí ROSAT, pomocí astrometrické
družice HIPPARCOS. Prokázali tak, že jde o hvězdy staré jen 1 až 15 milionů
let, nacházející se ještě před hlavní posloupností. V jejich atmosférách
objevili silně zastoupené lithium, což je zřetelný doklad časného
mládí hvězd, jelikož lithium se rychle ničí v hlubších konvektivních vrstvách
hvězd. A. Gómez aj. odvodili z měření družice HIPPARCOS průběh H-R diagramu
pro 1000 pekuliárních hvězd tříd Bp a Ap. Ukázali, že jde o hvězdy mladší
než 1 miliardu let, spadající vesměs do diskové populace Galaxie. Pokud
jsou některé hvězdy zachyceny daleko od galaktické roviny, pak se vesměs
vyznačují vysokými prostorovými rychlostmi.
J. Kirpatrick aj. zavedli už zmiňovanou
novou spektrální třídu L na základě dvoumikronové přehlídky hvězdných spekter.
Objekty této přechodné třídy (hnědí trpaslíci) vykazují ve spektru pásy
molekul FeH a CrH.
Letos uplynulo 60 let od epochální
práce H. Betheho, jenž ukázal, že zdrojem energie hvězd hlavní posloupnosti
je cyklus CNO v jejich nitru. Až po skončení druhé světové války,
když už byla k dispozici vodíková puma, prokázali E. Fermi a I. Turkevich,
že v raném vesmíru nelze vytvořit uhlík, jelikož neexistují stabilní atomová
jádra s 8 nukleony v jádře. Nicméně lehčí jádra, tj. helium až bór, lze
v raném vesmíru vytvořit, jak ukázali roku 1964 J. Doroškevič a I. Novikov
i R. Dicke aj. o rok později. Dnes víme, že jádra těžší než uhlík byla
ve vesmíru zastoupena již pro hvězdné soustavy s kosmologickým červeným
posuvem z = 4,5; tedy sotva miliardu let po velkém třesku.
Tím kuriózněji vyznívá práce, kterou
loni publikovali známí kritici teorie velkého třesku G. Burbidge
a F. Hoyle, vycházející ze známého faktu, že celková energie obsažená v
jádrech 4He je srovnatelná
s energií reliktního záření ve vesmíru. Autoři proto vysvětlují vznik reliktního
záření jako průvodní jev přeměny vodíku v hélium až ve hvězdách -- nikoliv
v raném vesmíru -- a dokonce prohlašují, že právě z toho důvodu musí mít
reliktní záření pozorovanou teplotu 2,76 K! Současně prý ve hvězdách vznikají
z vodíku i další lehká jádra: 2D,
3He, 6Li,
7Li, 9Be,
10B a 11B.
Deuterium údajně vzniká v trpasličích hvězdách třídy M a stáří vesmíru
pak musí být přirozeně nikoliv miliardy, nýbrž biliony let! Obávám se,
že kdyby autory práce nebyli koryfejové soudobé astrofyziky, stěží by ji
recenzenti doporučili k otištění v nejprestižnějším astrofyzikálním časopise
The Astrophysical Journal (Letters).
2.5. Osamělé hvězdy
D. Figer aj. pořídili optická a
infračervená spektra extrémně svítivé tzv. Pistolové hvězdy (objekt
1743-2848) pomocí Hubblova a Keckova teleskopu. Za předpokladu, že hvězda
se nachází v centru Galaxie, odvodili její povrchovou teplotu 14 až 21
kK a bolometrickou svítivost 4 až 16 MLo,
což hvězdu řadí k nejzářivějším vůbec. Přesto však autoři soudí, že v blízkosti
Pistolové hvězdy musí být skryta ještě jedna o něco teplejší a svítivější
hvězda, neboť jedině tak lze vysvětlit excitaci rozsáhlé cirkumstelární
mlhoviny ve tvaru pistole. Extinkce v této oblasti dosahuje totiž plných
3,2 mag. Samotná Pistolová hvězda měla při svém vzniku před cca 2 miliony
let hmotnost nejméně 200 Mo
a patří zcela určitě k vzácné třídě svítivých modrých proměnných (LBV).
M. Smith aj. objevili pomocí HST a rentgenové družice RXTE extrémně horké
erupce na povrchu jasné hvězdy gama Cas, jejichž teplota dosahuje
nevídané hodnoty 100 MK.
S. Rinehart aj. zobrazili pomocí
nové infračervené kamery pro pásmo 11,7 a 17,9 mikronů oblast o poloměru
5" kolem červeného veleobra Betelgeuze, nacházejícího se 130 pc
od nás. Odhalili tak prachový obal o teplotě pouhých 460 K, sahající nejméně
do vzdálenosti 650 AU od hvězdy. Neuvěřitelný husarský kousek se zdařil
J. Monnierovi aj., když použili adaptivní optiky u 3,5 m teleskopu ESO
a metody neredundantního aperturního maskování u Keckova teleskopu I k
zobrazení nejbližšího okolí červeného veleobra VY CMa (sp. M5eIbp)
o bolometrické svítivosti 400 kLo,
vzdáleného od nás 1,5 kpc. Maskování spočívá paradoxně v zakrytí 10 m zrcadla
neprůhlednou maskou, do níž je zejména po obvodu vyvrtáno celkem 21 otvorů
o průměru 0,35 m. Skládáním velmi krátkých (60 až 150 ms) expozic tímto
"interferometrem" se pak zdařilo docílit v infračerveném pásmu 1,65 mikronů
rozlišení 0,03" a ještě v pásmu 2,26 mikronů 0,04" -- obě hodnoty jsou
např. zcela nedosažitelné HST i v krátkovlnnějším optickém oboru spektra.
Výsledkem měření je pak rozlišení vnitřní prachové obálky veleobra, která
sahá do vzdálenosti pouhé 0,1", tj. 15tinásobku poloměru hvězdy. Podle
M. Wittkowského aj. má obálka oválný tvar s geometrickými rozměry 100 x
125 AU v optickém pásmu a 207 x 308 AU v pásmu infračerveném. Kolem prachové
obálky je pozorovatelná mnohem rozsáhlejší (8" x 12") optická mlhovina,
v níž pozorujeme maserové čáry vody, hydroxylu a SiO.
2.6. Dvojhvězdy
N. Šatskij a A. Tokovinin porovnávali
paralaxy vizuálních dvojhvězd, odvozené jednak klasickou metodou
dynamických paralax a jednak z nejnovějších trigonometrických měření v
katalogu HIPPARCOS. Srovnáním výsledků pro 141 vizuálních dvojhvězd s trigonometrickou
paralaxou menší než 0,0025" zjistili, že oba typy paralax dobře souhlasí
pro vzdálené systémy s trigonometrickou paralaxou menší než 0,0150". Poněkud
paradoxně se souhlas zřetelně zhoršuje pro paralaxy větší, neboť tehdy
vstupují do hry nezanedbatelné oběžné pohyby složek dvojhvězdy.
Pro paralaxy menší než 0,0170"
dosahují dynamické paralaxy přesnosti 0,001", takže jsou dobře srovnatelné
s paralaxami trigonometrickými. Rovněž S. Söderhjelm upozornil na nutnost
zlepšit dráhové elementy pro vizuální dvojhvězdy, abychom tak mohli využít
značného potenciálu při určování jejich vzdáleností díky přesným měřením
družice HIPPARCOS.
Toto volání vyslyšeli astronomové,
kteří k měření drah vizuálních dvojhvězd začali používat pointer HST, vynikající
jedinečnou rozlišovací schopností. O. Franz aj. tak hned na první pokus
obdrželi vůbec nejlepší dráhu pro vizuální dvojhvězdu, když studovali systém
Wolf 1062 (= Gliese 748), jehož hlavní složkou je červený trpaslík
11 mag a jehož oběžná perioda činí 2,45 dne. Úhlový poloměr vizuální dráhy
dosahuje pouze 0,147", a přesto se podařilo spočítat vynikající dráhové
elementy, z nichž vyplývají hmotnosti složek 0,37 a 0,17 Mo.
Podobně J. Hershey a I. Taff dostali hmotnosti trpasličích složek dvojhvězdy
L722-22, a to 0,18 a 0,11 Mo.
Konečně E. Martín aj. odhalili pomocí NICMOS HST vizuální dvojhvězdu CFHT-Pl-18
s úhlovou separací složek 0,33", což při vzdálenosti 125 pc dává minimální
velikost dráhové poloosy 42 AU. Odtud pak odvodili nízké hmotnosti složek
0,045 a 0,035 Mo --
patrně jde o první podvojnou soustavu hnědých trpaslíků! Nicméně i tyto
skvělé výkony překonává palomarský interferometr, pracující v blízké infračervené
oblasti spektra. C. Koresko aj. totiž dokázali částečně rozlišit těsnou
dvojhvězdu TZ Tri, náležející k typu RS CVn, přestože obě složky
dvojhvězdy jsou od sebe úhlově vzdáleny pouze 0,002". Tak se podařilo ověřit
vlastnosti spektroskopické dvojhvězdy, pokud jde o rozměry vyvinuté primární
složky, zatímco sekundární složka je o něco menší, než vyplývalo ze spektroskopie.
Možná nejpozoruhodnější dvojhvězdou
posledních let se dle A. Damineliho aj. stala éta Carinae, která
z emisní spektroskopie čar infračervené Paschenovy série vykazuje zřetelně
oběžný pohyb složek v periodě 5,52 roku při velké poloose dráhy 8,8 AU.
Pár velmi hmotných hvězd (66 a 68 Mo)
obíhá kolem společného těžiště po velmi výstředných drahách (e = 0,63)
a naposledy prošel periastrem koncem roku 1997, kdy vzájemná vzdálenost
složek klesla na 3,25 AU. V té době se dvojhvězda začala zřetelně zjasňovat
v rentgenovém oboru spektra a dosáhla maxima počátkem května 1998. Také
optické spektrum soustavy se v prosinci 1997 nápadně změnilo a zůstalo
anomální až do března 1998.
Dvojhvězda je obklopena rozsáhlou
mlhovinou, nazvanou L. Gaviolou roku 1950 podle charakteristického vzhledu
Homunculus. Mlhovina vznikla při mocném výbuchu roku 1843 -- tehdy
byla éta Car jedním z nejjasnějších objektů na obloze vůbec. Kinetická
energie tehdejšího výbuchu se dle N. Smitha aj. odhaduje na 1042
J. Při vzdálenosti objektu necelé 3 kpc od nás dosahuje systém v současné
době svítivosti 5.106
Lo, takže patří do
třídy svítivých modrých proměnných LBV. Spektroskopie HST prokázala, že
složky mají spektrální třídy B2 Ia a B8 Ia, takže efektivní teploty povrchů
dosahují 22,5 resp. 12,5 kK. Rentgenová měření naznačují, že srážející
se intenzívní hvězdný vítr obou složek je ohřát až na nevídanou teplotu
60 MK. Z infračervených měření pak vyplývá, že bipolární laloky kolem systému
obsahují asi 2 Mo,
zatímco rovníková obruba jen 0,5 Mo.
Dvojhvězda je stará 2,6 milionu let a složky měly původně hmotnosti 114
a 88 Mo, takže již
mnoho hmoty poztrácely. Během posledních 7 tisíc let klesla teplota primární
složky o více než 10 kK, zatímco zdrojem energie hvězdy se stalo hoření
hélia v jádře. Celý problém povahy éta Car však dále zkomplikovali M. Livio
a J. Pringle předpokladem, že jde fakticky o trojhvězdu, jejíž třetí
složku si hlavní dvojice vyměňuje v periodě 5,5 roků! Tato třetí složka
prý byla původně nejhmotnější (120 Mo
?) a vyvíjela se tudíž nejrychleji. K obdobnému závěru dospěli také H.
Lamers aj. kteří upozorňují na zajímavou krátkou periodu světelných a spektroskopických
změn pouhých 85 dnů. Na podporu přítomnosti skryté třetí složky uvádějí
odchylné chemické složení mlhoviny Homunculus, jež je v porovnání s pozorovanou
dvojhvězdou bohatá na dusík, a chudá na uhlík a kyslík.
A. Claret zkoumal problém stáčení
přímky apsid v těsné dvojhvězdě DI Her s hmotnostmi složek 5,2
a 4,5 Mo, jejichž
oběžná perioda činí 10,6 d. Z teorie vyplývá, že relativistické stáčení
přímky apsid by mělo být srovnatelné s klasickým Newtonovým stáčením, ale
pozorování údajně dávají čtyřnásobek relativistického podílu. Autor se
však domnívá, že chyba je v nekvalitních pozorovacích údajích, získaných
rozličnými přístroji a detektory. Nicméně na další obdobný případ nesouhlasu
teorie a pozorování upozornil C. Lacy pro těsnou dvojhvězdu V541 Cyg,
skládající se ze dvou identických složek spektrální třídy B9,5 V, obíhajících
v periodě 15,3 dne po protáhlé dráze s výstředností e = 0,48. Z teorie
plyne, že by zde relativistická složka apsidálního pohybu měla pětkrát
převyšovat složku Newtonovu a úhlové stáčení by mělo úhrnem dosahovat (0,89
+- 0,03) stupně/100 let. Ve skutečnosti však celkové stáčení činí pouze
(0,60 +- 0,10) stupně/100 let.
M. Cropper aj. zjistili, že rentgenová
dvojhvězda-polar RXJ 1914.4+2456 má dosud nejkratší oběžnou periodu
pouhých 9,5 min a poloměr dráhy 100 000 km. Sekundární složkou je héliový
bílý trpaslík. M. Burleigh a M. Barstow odhalili, že hvězda y Pup (=HR
2875) je neinteragující dvojhvězdou s vizuálními velikostmi složek
5,0 a 16,4 mag, skládající se z hvězdy hlavní posloupnosti B5 Vp o počáteční
hmotnosti přes 6 Mo,
a bílého trpaslíka o hmotnosti 0,9 Mo
a povrchové teplotě přes 40 kK. Soustava je od nás vzdálena 170 pc a představuje
zatím nejranější primární složku ve dvojhvězdě, jejímž sekundárem je bílý
trpaslík. Dalším podobným případem je dvojhvězda théta Hya (=HR 3665),
kde jasná hvězda 3 mag má průvodcem bílého trpaslíka o teplotě bezmála
30 kK. Pro zákrytovou dvojhvězdu V Crt dokázali M. Sarma a P. Rao,
že se skládá ze dvou hvězd hlavní posloupnosti spektrálních tříd Bpe a
FO o poloměrech 1,8 a 1,3 Ro,
přičemž sekundární složka vyplňuje svůj Rocheův lalok, zatímco primární
složka zabírá již 86 procent příslušného Rocheova laloku, takže v astronomicky
dohledné budoucnosti započne v této interagující dvojhvězdě zpětný přenos
hmoty.
T. Harries aj. se zabývali i u
nás hodně studovanou zákrytovou dvojhvězdou SZ Cam (sp O9 IV a B
0.5 V), příslušející do otevřené hvězdokupy NGC 1502, vzdálené od nás 1,05
kpc. Zákrytová dvojhvězda představuje navíc severní složku vizuální dvojhvězdy
HD 25638, jejíž jižní složka je úhlově vzdálena 18". Dosavadní sporné parametry
soustavy vysvětlují tím, že ve skutečnosti jde přinejmenším o trojhvězdu,
jejíž třetí složka C obsahuje asi 40 procent hmotnosti soustavy a nejspíš
je navíc sama dvojhvězdou. Hlavní složky AB obíhají kolem sebe v periodě
2,7 dne, zatímco složka C obíhá kolem těžiště AB v periodě 50,7 roku. Také
R. Lorenz aj. dospěli k závěru, že SZ Cam je vícenásobná soustava, jejíž
třetí složka by měla mít souhrnnou hmotnost kolem 25 Mo!
L. Tomasella a U. Munari uveřejnili
podrobnou studiu bývalé zákrytové dvojhvězdy SS Lac (sp. A2 V +
A2 V) v otevřené hvězdokupě NGC 7209. Dvojhvězda vykazovala oběžnou dobu
14,4 d a minimální hodnotu velké poloosy 0,2 AU při sklonu dráhy 78 stupňů,
ale zákryty skončily kolem roku 1960, neboť sklon ročně klesal o 0,13 stupně.
Spektroskopie prokázala, že hvězda stále vykazuje periodické změny radiálních
rychlostí obou složek s poloviční amplitudou 75 km/s a původní oběžnou
periodou. Obě složky mají shodnou svítivost (65 Lo)
i poloměry (2,25 Ro)
a podobné hmotnosti 2,8 a 2,7 Mo.
Autoři dokládají, že sekulární snižování sklonu působí třetí těleso, takže
nyní po dobu 1275 roků nebudou zákryty ze Země pozorovatelné -- pak se
opět vlivem narůstajícího sklonu obnoví.
2.7. Proměnné hvězdy
2.7.1. Fyzické proměnné
J. Fernley aj. určili revidovaný
nulový bod absolutní hvězdné velikosti proměnných typu RR Lyr Mv
= (0,77 +- 0,15) mag pomocí měření vzdáleností těchto proměnných prostřednictvím
astrometrické družice HIPPARCOS. Odtud pak vychází z hlediska teorie velkého
třesku nepříjemně vysoké střední stáří kulových hvězdokup (17,4 +- 3,0)
miliard let. Podobnou hodnotu Mv
= (0,69 +- 0,10) mag odvodili z pozorování 99 hvězd RR Lyr v galaktickém
halu T. Tsujimoto aj. Samotný prototyp hvězda RR Lyr je z těchto proměnných
na pozemské obloze nejjasnější a podle měření z Hipparca je od nás vzdálena
228 pc. M. Sažkov aj. revidovali na základě pozorování 62 klasických
cefeid vztah mezi poloměrem hvězdy R a délkou periody P takto: log
R = 1,23 + 0,62 log P .
Klasický vztah perioda-svítivost
pro cefeidy z astrometrie pomocí Hipparca zpřesnili M. Feast aj. a dostali
odtud jednak nové hodnoty Oortových konstant galaktické rotace (A = 15,1
km/s/kpc; B = -12,4 km/s/kpc) a jednak vzdálenost Slunce od centra Galaxie
Ro = (8,5 +- 0,3)
kpc. Ze stejného důvodu pak vzroste jednak vzdálenost Velkého Magellanova
mračna a jednak všechny extragalaktické vzdálenosti o 10 procent, což úměrně
zmírňuje problém malého stáří vesmíru v teorii velkého třesku.
F. Malbet aj. použili infračerveného
interferometru se základnou 103 m, pracujícího na Mt. Palomaru na vlnové
délce 2,2 mikronu, ke sledování mladé proměnné hvězdy FU Ori --
prototypu tzv. fuorů. Interferometr docílil úhlového rozlišení 0,004",
což při vzdálenosti hvězdy 450 pc odpovídá geometrickému rozlišení lepšímu
než 2 AU. Z pozorování plyne, že FU Ori je těsná dvojvězda, jejíž složky
jsou od sebe vzdáleny něco přes 0,35 AU a jsou obklopeny akrečními disky,
díky jimž hvězdy ročně ztloustnou v průměru o 6.10-5
Mo. Současně však
obě hvězdy ztrácejí hmotu vinou bipolárních výtoků plynu. Jelikož optická
extinkce ve společné obálce dosahuje až 50 mag(!), lze opravdu jen odhadovat,
co se děje uvnitř této soustavy. Autoři soudí, že jde o dvě málo hmotné
hvězdy před hlavní posloupností, jež jsou mimořádně nestabilní, neboť se
často zjasňují až o 6 mag a dosahují maximální svítivosti 500 Lo.
D. Burns aj. využili interferometru
COAST k sledování změn průměru miridy R Leo s periodou pulsací 313
dnů. Ukázali, že v blízkém infračerveném pásmu kolísá průměr hvězdy o 35
procent a dosahuje maxima ve fázi 0,5 světelné křivky. Střední poloměr
hvězdy činí 436 Ro.
A. Benz aj. využili k zobrazení jednoho z prvních rozlišených diskrétních
rádiových zdrojů -- eruptivní trpasličí dvojhvězdy UV Cet AB (=L726-8)
spektrální třídy dM5.5, vzdálené od nás pouze 2,7 pc -- rádiového interferometru
VLBA, pracujícího na frekvenci 8,4 GHz s úhlovým rozlišením 0,00025". Složky
dvojhvězdy obíhají kolem sebe po dráze s délkou hlavní poloosy 0,5 AU a
výstředností 0,62 v periodě 26,5 roku a jejich oběžný pohyb dokáže interferometr
rozpoznat již během pouhé hodiny pozorování, neboť za tu dobu se hvězdy
vůči pozadí posunou o 0,00038"! Nad složkou B se ve vzdálenosti 4,4 poloměrů
hvězdy nachází rádiová koróna se stabilními magnetickými smyčkami o indukci
1,5 mT. Podle autorů patří tato pozoruhodná eruptivní proměnná do známé
otevřené hvězdokupy Hyády.
G. Benedict aj. zkoumali světelné
křivky Proximy Centauri a Barnardovy šipky pomocí pointeru HST.
Ukázali, že perioda změn jasnosti Proximy činí 83 dnů, zatímco u Barnardovy
šipky 130 dnů. Změny jasnosti lze objasnit výskytem tří skvrn na Proximě
a pravděpodobně jediné skvrny na Barnardově šipce. K. Kamper a J. Fernie
pokračovali v přesné fotometrii a spektroskopii cefeidy Polárky
(=HR 424) v letech 1994-97 a ukázali, že pokles amplitudy křivky radiálních
rychlostí se zastavil již roku 1983 na hodnotě 1,6 km/s a podobně amplituda
změn jasnosti v pásmu V stagnuje na hodnotě 0,03 mag, když na počátku století
činila 0,12 mag. Perioda změn světelné křivky 3,97 dne se však nezměnila.
Podobně J. Percy a J. Hale se věnovali pekuliární cefeidě RU Camelopardalis
(=HD 56167), jejíž amplituda světelné křivky klesla z 1,0 mag na nulu během
let 1965-66. Díky fotometrii z družice HIPPARCOS je však hvězda v současné
době opět proměnná s amplitudou 0,2 mag a periodou 22,2 dne, zatímco původní
perioda činila 21,75 dne a během zmíněného prudkého poklesu se rozkolísala
v intervalu 17,4 až 26,6 dne.
2.7.2. Novy a kataklyzmické
proměnné
Jednu z nejjasnějších nov posledních
let objevil 22. března 1998 W. Liller v souhvězdí Střelce jako objekt
7,8 mag. O den později dosáhla maxima 7,4 mag a od té doby opět rychle
slábla, takže šlo určitě o rychlou novu. Na sestupné části světelné křivky
byly objeveny periodicity 0,17 a 0,15 dne. Ze spekter se podařilo určit
rychlost rozpínání plynných obalů na 1700 km/s a z archivních snímků vyplynulo,
že se nova zjasnila nejméně o 11 mag. Ještě jasnější (6,9 mag) však byla
Nova Sco 1998, která byla zpozorována 21. října, ale o 3 dny později
zeslábla na 9 mag. Její obálka se rozpínala rychlostí 3800 km/s. Také v
galaxii M 31 v Andromedě vzplanula 23. července 1998 dosti jasná
nova, jež o 4 dny později dosáhla 14,4 mag a do konce září klesla na 18,5
mag. V závěru roku pak vzplanula netypická nova ve Velkém Magellanově
mračnu, která dosáhla počátkem ledna 1999 17 mag, když po celých předešlých
5 let byla 21 mag.
A. Kercek aj. počítali jako první
průběh termonukleárních reakcí při výbuchu novy v atmosféře C-O
bílého trpaslíka o hmotnosti 1,0 Mo
v plně trojrozměrném řešení. Ukázali, že tyto simulace, vyžadující nasazení
výkonných superpočítačů, dávají výsledky podstatně odlišné od standardních
dvojrozměrných výpočtů. Spalování vodíku na povrchu uhlíko-kyslíkového
trpaslíka probíhá turbulentně a jelikož obohacení povrchu trpaslíka jádry
C a O není příliš účinné, muselo k němu docházet již dlouho před vlastním
výbuchem, což platí speciálně pro rychlé novy. S. Starrfield aj. využili
nových hodnot pro termonukleární reakce a hvězdné opacity k revizi hmotnosti
bílého trpaslíka -- proslulé neonové novy V1974 Cyg (1992), a to
na 1,25 Mo. A. Retter
a E. Leibowitz odhalili v tomto systému zázněje period (superhumps), jež
dle jejich názoru povedou během několika málo let k proměně soustavy na
typ SU UMa.
K témuž typu patří dle E. Meyerové-Hoffmeisterové
aj. také stará trpasličí nova WZ Sge s oběžnou dobou složek pouhých
81 min. Je od nás vzdálena jenom 50 pc, takže lze dobře pozorovat vývoj
akrečního disku během dlouhého období klidné fáze. Autoři odvodili hmotnost
bílého trpaslíka v této soustavě na 0,7 Mo.
Obdobně D. Smith aj. odvodili hmotnost
bílého trpaslíka pro starou novu BT Mon, vzdálenou od nás 1,7 kpc
-- tato hmotnost činí 1,04 Mo,
zatímco primární složka je hvězdou hlavní posloupnosti sp. G8 V s hmotností
0,87 Mo. Naproti tomu
T. Iijima aj. odvodil pro velmi pomalou novu V723 Cas (1995) nízkou
hodnotu hmotnosti bílého trpaslíka 0,6 Mo
při vzdálenosti novy 2,95 kpc. Tutéž novu fotometrovali D. Chochol a T.
Pribulla mezi lednem 1997 a březnem 1998 a objevili na sestupné větvi světelné
křivky periodicity 0,63; 0,61 a 2,8 dne. Nova dosáhla maxima až v polovině
prosince 1995 -- téměř 4 měsíce po vzplanutí -- a pokles o 3 mag ji zabral
další půlrok. Autoři určili její maximální bolometrickou magnitudu na --
6,6 mag při předpokládané vzdálenosti 2,4 kpc. Odtud pak plyne také nízká
hodnota hmotnosti bílého trpaslíka 0,7 Mo,
v uspokojivé shodě s výsledky italské skupiny. Konečně L. Hric aj. uveřejnili
výsledky zpracování pozorování novy V705 Cas (1993), jež patřila
rovněž k pomalejším novám, když jí pokles o 3 mag od maxima v prosinci
1993 zabral celé dva měsíce. Její vzdálenost vychází na 1,7 kpc a absolutní
bolometrická velikost dokonce na -7,3 mag, když hmotnost bílého trpaslíka
činí 0,8 Mo. Mezi
eruptivními trpaslíky dMe doslova zazářila EV Lac, když 13. července
1998 zaznamenala rentgenová družice ASCA mohutnou erupci, pětkrát intenzívnější
než doprovodná erupce optická; takový úkaz nemá v historii rentgenových
pozorování obdoby.
J. Patterson shrnul současné představy
o pozdním vývoji kataklyzmických proměnných hvězd, když ukázal,
že hybnou silou vývoje je ztráta momentu hybnosti buď gravitačním zářením,
anebo magneticky ovládaným hvězdným větrem. Odtud lze dokonce odhadnout
i tempo akrece plynu na povrch hvězdy. Krátkoperiodické proměnné bohaté
na vodík se v okolí minimální periody 78 min. vyvíjejí hlavně díky silném
gravitačnímu vyzařování, zatímco u dlouhoperiodických se uplatňuje zmíněný
hvězdný vítr. Při nejkratších periodách činí tempo akrece méně než 3.10-11
Mo za rok. Zhruba
75 procnet kataklyzmických proměnných má oběžné periody kratší než je známá
periodová mezera 2 až 3 hodiny.
2.7.3. Symbiotické, chemicky
pekuliární a Be hvězdy
T. Iijima uveřejnil podrobnou studii
symbiotické hvězdy CH Cygni, jež se podle něj skládá ze tří složek.
Těsná dvojhvězda uvnitř soustavy je současně zákrytovou dvojhvězdou s oběžnou
dobou 756 dnů. Poslední zákryt horké složky červeným obrem M7 III započal
v polovině října 1994 a skončil až počátkem ledna 1995, přičemž parciální
zákryt trval méně než 1 den. Odtud při vzdálenosti soustavy 307 pc vychází
poloměr červeného obra 288 Ro.
Vnější složka trojhvězdy je možná také zákrytová s periodou 15 let, pokud
ovšem vskutku jde o zákryty.
V polovině května 1998 se systém
znovu nápadně zjasnil až na 9,4 mag, přičemž zároveň zesílily emisní čáry
ve spektru. Souběžně se zvýšila i rádiová jasnost soustavy, nejvíce v submilimetrovém
pásmu až na 90 mJy. Na delších vlnových délkách se rádiový protějšek CH
Cyg protáhl díky výtryskům v severojižním směru.
T. Dumm aj. uveřejnili parametry
symbiotické dvojhvězdy BX Mon, vzdálené od nás 3 kpc, získané z
rozboru spektroskopie družicí IUE. Dvojhvězda je v ultrafialovém oboru
zákrytovou, když složky obíhají po velmi výstředné dráze (e = 0,49) s oběžnou
periodou 1401 dne (3,8 roku). Jejich hmotnostní poměr dosahuje extrémní
hodnoty q = 7, neboť červený obr o poloměru 160 Ro
a svítivosti 3400 Lo
má hmotnost 3,7 Mo,
zatímco horká složka jen 0,55 Mo.
Tato složka však určitě nepatří na hlavní posloupnost.
D. Pyperová aj. upozornili na problém
změny periody magnetické chemicky pekuliární hvězdy CU Vir (=HR
5313), jež je dobře sledována více než čtyři desetiletí a vykazovala celou
tu dobu stálou periodu světelných změn 0,52 d. Nicméně v letech 1983-1987
se tato perioda nepatrně zkrátila o 0,05 promile a poněvadž v tomto případě
jde o osamělou hvězdu, neexistuje pro tuto změnu kloudné vysvětlení.
2.7.4. Planetární mlhoviny,
emisní objekty a bílí trpaslíci
S. Kimeswenger a F. Kerber určili
vzdálenost pozoruhodného emisního objektu Sakurai (V4334 Sgr) na
1,1 kpc, zatímco S. Eyres aj. odvozují z rádiových pozorování jeho vzdálenost
na 3,8 kpc. V pásmu 4,9 GHz je již patrná planetární mlhovina o úhlovém
průměru 34" a hmotnosti 0,15 Mo.
G. Jacoby aj. změřili rychlost rozpínání mlhoviny 31 km/s, jež lépe souhlasí
s druhým citovaným určením vzdálenosti objektu. Všichni však shodně tvrdí,
že jsme v letech 1995-1996 pozorovali závěrečný héliový záblesk ve hvězdě,
která definitivně opouští hlavní posloupnost. Před zábleskem se hvězda
jevila jako 21 mag, ale v maximu v létě 1996 byla jasnější než 10 mag.
Od října 1997 do února 1998 klesla její jasnost o plné 2 mag na 12,6 mag,
což lze objasnit tvorbou prachové obálky po vyčerpání energie záblesku.
U. Kamath a N. Ashok odhadli hmotnost prachové obálky na 5.10-10
Mo a její poloměr
na sedminásobek poloměru samotné hvězdy. Podle infračervených měření z
jara téhož roku šlo o horký prach o teplotě 1100 K. V říjnu se pokles jasnosti
V4334 Sgr dále prohloubil až na 18 mag, což byla vůbec nejnižší jasnost
objektu od výbuchu v roce 1995. Od října 1998 se však prachové obaly postupně
rozplývaly a koncem roku se jasnost hvězdy zvýšila na 15 mag.
C. O Dell zjistil, že nápadný prstenec
obří planetární mlhoviny Hlemýžď (Helix = NGC 7293) má ve skutečnosti
tvar disku a jeho teplota dosahuje 11,7 kK. Podle J. Meaburna aj. jde o
vůbec nejbližší planetární mlhovinu, vzdálenou pouze 130 pc. Měření poloh
uzlíků v mlhovině poukazuje na její rozpínání. Naproti tomu P. Cox aj.
udali z infračervených pozorování družice ISO vzdálenost 160 pc a úhlový
průměr mlhoviny neuvěřitelných 10 minut. Mlhovina je čtyřikrát svítivější
než Slunce! A. Acker aj. však ukázali, že pozemní metody vedou k soustavnému
přeceňování vzdáleností planetárních mlhovin v porovnání s přesnou trigonometrií
družice HIPPARCOS. Mezi nejmladší planetární mlhoviny patří dle S. Kwoka
a K. Suové objekty s poetickými názvy Cukrová vata (Cotton Candy)
a Zakuklený bourec morušový (Silkworm), které nalezli po desetiletém
pátrání.
Pro bílé trpaslíky se dle J. Provencala
aj. potvrzuje Chandrasekharův paradox z roku 1933, že totiž s rostoucí
hmotností poloměr bílého trpaslíka klesá. Autoři to zjistili srovnáním
vlastností 11 bílých trpaslíků v obecném hvězdném poli a 10 bílých trpaslíků
ve vizuálních dvojhvězdách díky přesným paralaxám objektů z družice HIPPARCOS.
Potvrdili tak pozorováním teoretický Chandrasekharův vztah mezi hmotností
a poloměrem bílých trpaslíků v rozmezí hmotností 0,41 až 1,00 Mo.
Nejhmotnějším bílým trpaslíkem v tomto souboru je Sírus B (1,00 Mo),
zatímco Prokyon B má 0,60 Mo
a 40 Eri B jen 0,50 Mo.
H. Saio a K. Nomoto se zabývali
procesem srážky dvojice bílých trpaslíků, z nichž jeden je převážně
héliový a druhý uhlíko-kyslíkový, pro hmotnosti složek 1,0 Mo
resp. 0,4 Mo. Nukleární
hoření uhlíku začne prošlehávat dovnitř druhé složky a i když se dočasně
zastaví, nakonec dosáhne centra složky C-O, jež se změní na trpaslíka O-Ne-Mg
bez následné exploze. V druhém případě proběhnou díky akreci hélia asi
tři desítky epizod hoření hélia ve slupce, načež se soustava poklidně změní
na dvojhvězdu typu AM CVn. Ještě zajímavějším případem je dle G. Nelemanse
a T. Taurise hvězda HD 89707, v jejíž blízkosti se nalézá hnědý
trpaslík nebo obří exoplaneta. Výpočty totiž ukazují, že jakmile se v budoucnu
stane z hvězdy červený obr, začne hnědý trpaslík kroužit po spirále a zkonzumuje
rozpínající se obálku obra, z něhož se nakonec vyklube jen málo hmotný
héliový bílý trpaslík. Pokud se přitom hnědý trpaslík vypaří, anebo vyplní
příslušný Rocheův lalok a odteče, dostaneme osamělého bílého trpaslíka
o malé hmotnosti.
M. Burleigh a S. Jordan pozorovali
rentgenové záření bílého trpaslíka RE J0317-853 a určili odtud jednak
jeho silné magnetické pole 34 kT, dále pak rekordní povrchovou teplotu
50 kK a konečně i extrémně vysokou hmotnost 1,35 Mo.
Podle G. Schmidta aj. známe dosud asi 50 silně magnetických bílých trpaslíků
s hodnotami magnetické indukce v rozmezí 10 až 105
T.
Jiří Grygar
Věnováno památce čestné
členky České astronomické společnosti RNDr. Marty Chytilové (1907-1998)
|