Dieta s nízkým obsahem sodíku – klíč k vysokému věku hvězd

ESO 023/13 tisková zpráva

Nová pozorování provedená dalekohledem VLT dělají stelárním teoretikům těžkou hlavu

Astronomové předpokládají, že hvězdy podobné Slunci v závěrečné fázi svého života odfouknou větší část své atmosféry do okolního prostoru. Nová pozorování mohutné kulové hvězdokupy provedená pomocí dalekohledu ESO/VLT však oproti všem očekáváním ukázala, že většina ze zkoumaných hvězd se do této fáze vývoje nikdy nedostala. Mezinárodní tým astronomů objevil, že silným indikátorem způsobu zániku hvězdy je obsah sodíku.

Po mnohá desetiletí si vědci mysleli, že dobře chápou způsob, jakým se hvězdy vyvíjejí a zanikají. Detailní počítačové modely předpověděly, že hvězdy s hmotností podobnou našemu Slunci prožijí na konci svého života období, které bývá označováno jako asymptotická větev obrů, zkráceně AGB [1] – při závěrečném vzedmutí termonukleárního spalování ve svém nitru odfouknou část hmoty ve formě plynu a prachu. 

Uvolněný materiál [2] se podílí na formování příští generace hvězd a tento cyklus ztráty hmoty a znovuzrození je nepostradatelný pro vysvětlení chemického vývoje celého vesmíru. Při tomto procesu se rovněž vytváří materiál na tvorbu terestrických planet podobných Zemi a také chemické prvky, které jsou základem organického života.

Když ale australský hvězdný teoretik Simon Campbell (Monash University Centre for Astrophysics, Melbourne) procházel staré odborné články, objevil podivné náznaky, že některé hvězdy občas nedodržují pravidla a mohou úplně přeskočit vývojovou fázi AGB.

Simon Campbell k tomu říká: „Pro vědce zabývající se modelováním hvězd to bylo něco neuvěřitelného. Podle našich simulací všechny hvězdy procházejí AGB fází. Znovu jsem prohlédl všechny dostupné staré studie a přišel jsem na to, že tato věc nebyla nikdy důkladně prozkoumána. Přestože jsem měl jen málo pozorovatelských zkušeností, rozhodl jsem se, že výzkum provedu sám.“

Campbell a jeho tým využili dalekohled ESO/VLT k velmi detailnímu studiu světla hvězd patřících do kulové hvězdokupy NGC 6752 (v jižním souhvězdí Páva). Toto mohutné sférické seskupení prastarých hvězd obsahuje jak první generaci stálic, tak druhou, která vznikla o něco později [3]. Jednu generaci od druhé lze odlišit na základě obsahu sodíku v jednotlivých hvězdách – což je právě měření, ke kterému mohou posloužit vysoce kvalitní data z dalekohledu VLT.  

„Jediným přístrojem, který byl schopen poskytnout vysoce kvalitní data pro 130 hvězd najednou, byl multiobjektový spektrograf s vysokým rozlišením FLAMES pracující na dalekohledu VLT. Zároveň bylo možné díky tomuto přístroji sledovat větší část kulové hvězdokupy,“ vysvětluje Cambell.

Výsledky byly překvapivé – všechny AGB hvězdy v této studii byly hvězdy první generace s nízkým obsahem sodíku. Žádná z hvězd druhé generace s vyšším obsahem sodíku se hvězdou typu ABG nestala. Více než 70 % hvězd vůbec neprodělalo závěrečné termonukleární vzplanutí a neprošlo fází ztráty hmoty [4], [5]. 

„Vypadá to, jako by hvězdy potřebovaly dietu s nízkým obsahem sodíku, aby v závěru svého života mohly dospět až do AGB fáze vývoje. Naše pozorování je důležité z mnoha ohledů. Hvězdy v AGB fázi vývoje patří k vůbec nejjasnějším v kulových hvězdokupách – takže je v nich o 70 % méně nejjasnějších hvězd, než předpovídá teorie. A také to znamená, že naše modely jsou neúplné a musíme je poopravit,” dodává Campbell.

Členové týmu očekávají, že podobné výsledky budou zjištěny i u dalších kulových hvězdokup, plánují proto další pozorování.

Zdroj

Poznámky

[1] AGB hvězdy získaly své označení podle pozice na Hertzsprung-Russellově diagramu – což je graf zachycující vztah mezi jasností hvězdy a její barvou (zářivostí a povrchovou teplotou) .

[2] Po krátkou dobu je tato hmota ozařována intenzivním ultrafialovým zářením hvězdy a vytváří planetární mlhovinu (viz například eso1317).

[3] Ačkoliv hvězdy v kulových hvězdokupách vznikly zhruba ve stejném období, je dnes prokázáno, že tyto systémy zdaleka nejsou tak jednoduché, jak se dříve myslelo. Většinou obsahují dvě i více populací hvězd, které se liší obsahem lehkých chemických prvků, jako je uhlík, dusík a také sodík, významný pro tuto studii.

[4] Předpokládá se, že hvězdy, které přeskočí AGB fázi vývoje, se vyvinou přímo na héliové bílé trpaslíky a postupně chladnou po miliardy let. 

[5] Nepředpokládá se, že sodík sám je příčinou odlišného chování, ale musí mít blízký vztah k původu tohoto chování, který zůstává záhadou.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Sodium content as a predictor of the advanced evolution of globular cluster stars” autorů Simon Campbell a kol., který vyšel 29. května 2013 v odborném vědeckém časopise Nature.

Složení týmu: Simon W. Campbell (Monash University, Melbourne, Austrálie), Valentina D’Orazi (Macquarie University, Sydney, Austrálie; Monash University), David Yong (Australian National University, Canberra, Austrálie [ANU]), Thomas N. Constantino (Monash University), John C. Lattanzio (Monash University), Richard J. Stancliffe (ANU; Universität Bonn, Německo), George C. Angelou (Monash University), Elizabeth C. Wylie-de Boer (ANU) a Frank Grundahl (Aarhus University, Dánsko).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu VLT
• snímky planetárních mlhovin (ESO)

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Simon Campbell; Monash University; Melbourne, Australia; Tel.: +61 3 9905 4454; Email: simon.campbell@monash.edu

John Lattanzio; Monash University; Melbourne, Australia; Tel.: +61 3 9905 4428; Email: john.lattanzio@monash.edu

Richard Hook; ESO Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1323. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.