Sciencemag.cz
Doporučujeme
Hvězdy na extrémní horizontální větvi jsou na rozdíl od slunečních skvrn teplejší než okolní hmota.
Díky přístrojům Evropské jižní observatoře (ESO) astronomové objevili obří skvrny na povrchu extrémně horkých hvězd ukrytých v nitrech hvězdokup. Kromě výskytu magnetických skvrn dochází u některých těchto hvězd také k supererupcím – explozivnímu uvolnění energie nastřádané v magnetickém poli, které je milionkrát intenzivnější než podobné sluneční erupce. Výsledky publikované v prestižním vědeckém časopise Nature Astronomy pomohou vědcům lépe pochopit chování těchto podivných hvězd a otevírají dveře k odhalení dalších záhad hvězdné astrofyziky.
Vědecký tým pod vedením Yazana Momany (INAF, Astronomical Observatory of Padua, Itálie) pátral po konkrétním typu hvězd, které jsou označovány jako hvězdy na extrémní horizontální větvi (extreme horizontal branch stars) Hertzsprungova-Russelova diagramu. Jsou to objekty o hmotnosti asi poloviny Slunce, které jsou ale čtyřikrát až pětkrát teplejší. „Tyto malé žhavé hvězdy jsou výjimečné, protože o nich víme, že během svého vývoje přeskočí jednu ze závěrečných fází života běžné hvězdy a předčasně zaniknou,“ říká Yazana Momany, který v minulosti pracoval také pro ESO jako astronom na Observatoři Paranal v Chile. „V naší Galaxii obecně jsou tyto podivné žhavé objekty vývojově spojovány s přítomností blízkého hvězdného souputníka.“
Je však překvapivé, že většina hvězd na extrémní horizontální větvi, které astronomové pozorují v přehuštěných nitrech kulových hvězdokup, jak se zdá, žádného průvodce nemá. Dlouhodobý monitoring, který členové týmu prováděli pomocí teleskopů ESO, odhalil také další zvláštnost spojenou s těmito záhadnými objekty. Při sledování trojice vybraných kulových hvězdokup si vědci povšimli, že řada z nalezených hvězd extrémní horizontální větvě projevuje pravidelné změny jasnosti s periodou několika dní až týdnů.
„Když jsme vyloučili všechny další možné scénáře, zůstala nám jediná možnost, jak pozorované variace jasnosti vysvětlit,“ doplňuje Simone Zaggia (INAF Astronomical Observatory of Padua, Itálie), spoluautor studie a bývalý pracovník ESO. A dodává: „Tyto hvězdy musí být pokryty skvrnami!“
Skvrny na hvězdách extrémní horizontální větve se sice odlišují od tmavých slunečních skvrn v atmosféře Slunce, v obou případech jsou však za jejich vznik zodpovědná magnetická pole. Na rozdíl od Slunce, kde jsou skvrny oblastmi s nižší teplotou než okolí a projevují se tedy jako tmavé oblasti, jsou skvrny na horkých hvězdách extrémní horizontální větve jasnější a teplejší než okolní hmota. Jsou také značně větší než sluneční skvrny a mohou pokrývat až čtvrtinu celého povrchu hvězdy. Navíc mají dlouhou životnost, jedna skvrna může vydržet i desítky let, zatímco existence konkrétní skvrny na Slunci je většinou otázkou několika dní až týdnů. Díky rotaci se skvrny opakovaně objevují a zase mizí z polokoule přivrácené k Zemi, a to vede k pozorovatelným změnám jasnosti hvězdy.
Mimo tyto periodické variace způsobené skvrnami se členům týmu podařilo u některých hvězd extrémní horizontální větve pozorovat také supererupce – náhlé explozivní uvolnění energie, které je typickým projevem prozrazujícím přítomnost silného magnetického pole. „Jsou to jevy podobné erupcím, jaké pozorujeme na Slunci, uvolňují však až deset milionkrát víc energie,“ říká Henri Boffin, astronom pracující v ředitelství ESO v Německu. „Takové chování se rozhodně nečekalo a dále zdůrazňuje význam magnetických polí při popisu vlastností těchto hvězd.“
Po šesti desetiletích výzkumu hvězd na extrémní horizontální větvi mají o nich astronomové nyní o něco lepší představu. Navíc by tento objev mohl pomoci vysvětlit původ silných magnetických polí řady bílých trpaslíků – objektů, které představují závěrečnou vývojovou fázi Slunci podobných hvězd a mají mnoho společného s hvězdami extrémní horizontální větve. „Celkový pohled ukazuje, že variace jasnosti u všech horkých hvězd – od Slunci podobných až po staré hvězdy extrémní horizontální větve nebo dávno mrtvé bílé trpaslíky – mohou mít spojitost. Proto je můžeme společně chápat jako objekty s magnetickými skvrnami v povrchové vrstvě,“ dodává David Jones (Instituto de Astrofísica de Canarias, Španělsko), člen vědeckého týmu a bývalý pracovník ESO.
Uvedené výsledky astronomové získali pomocí několika přístrojů na dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) včetně VIMOS, FLAMES či FORS2 a kamery OmegaCAM dalekohledu VST (VLT Survey Telescope) pracujících na Observatoři Paranal. Do výzkumu zapojili také kameru ULTRACAM a dalekohled NTT (New Technology Telescope) na Observatoři La Silla. Průlomovým krokem při realizaci tohoto výzkumného záměru bylo pozorování provedené v oboru blízkého ultrafialového záření, které vědcům umožnilo odhalit teplejší hvězdy extrémní horizontální větve mezi ostatními chladnějšími stálicemi v kulových hvězdokupách.
Výzkum byl prezentován v článku „A plague of magnetic spots among the hot stars of globular clusters”, který byl publikován ve vědeckém časopise Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550-020-1113-4).
