Hvězdy odkrývají tajemství mladého vzhledu

ESO 052/12 tisková zpráva

Někteří lidé mají dobrou formu ještě v 90 letech, zatímco jiní vypadají sešle už po padesátce. Víme, že to, jak rychle lidé stárnou, je jen málo spjato se skutečným věkem – mnohem více je to dáno především jejich životním stylem. Nová studie provedená s pomocí MPG/ESO 2,2 metrového dalekohledu observatoře ESO na La Silla a Hubbleova dalekohledu NASA/ESA objevila, že stejně je tomu tak i v případě hvězdokup.

Kulové hvězdokupy jsou sférickým seskupením hvězd, ve kterém jsou hvězdy spolu navzájem těsně spjaty svojí vlastní gravitací. Jako pozůstatek raných začátků vesmíru, se stářím zhruba mezi 12 až 13 miliardami let, se v naší Galaxii nachází zhruba 150 kulových hvězdokup, obsahujících mnohé z nejstarších hvězd Mléčné dráhy.

Přesto, že se hvězdy a kulové hvězdokupy zformovaly ve vzdálené minulosti, astronomové s použitím MPG/ESO 2,2 metrového dalekohledu observatoře ESO na La Silla a Hubbleova dalekohledu NASA/ESA zjistili, že jádra některých z těchto hvězdokup vypadají mladě. Výzkum byl prezentován 20. prosince 2012 v časopise Nature.

"Ačkoliv se všechny tyto hvězdokupy zformovaly před miliardami let", řekl Francesco Ferraro (Universita of Bologna, Itálie), vedoucí objevitelského týmu,"uvažovali jsme, jestli mohou některé stárnout rychleji než ty ostatní. Studiem rozložení určitého typu modrých hvězd nalézajících se ve hvězdokupě jsme objevili, že některé z hvězdokup se skutečně vyvíjely mnohem rychleji během jejich života a my jsme našli způsob, jak měřit rychlost stárnutí."

Hvězdokupy se zformovaly během relativně krátké doby. To znamená, že všechny hvězdy, které obsahují, jsou zhruba stejně staré. Protože jasné hmotné hvězdy spálí svoje nukleární palivo poměrně rychle a kulové hvězdokupy jsou velmi staré, měly by dosud svítit již jen hvězdy méně hmotné.

Jak se ale ukázalo, to nebyl tento případ: za určitých podmínek může být dán hvězdě nový životní impuls; získá dodatečné palivo, které ji obživí a hvězda částečně opět zjasní. To se může stát, pokud se jedna z hvězd vzdá materiálu na úkor svého nejbližšího souseda, nebo pokud se srazí. Takto oživeným hvězdám se říká modří opozdilci [1] a jejich vysoká hmotnost a svítivost jsou vlastnosti, které jsou středem zájmu jejich studia.

Hmotnější hvězdy se s rostoucím věkem hvězdokupy propadají více směrem k jejímu středu, v procesu podobnému klasické sedimentaci. Větší hmotnost modrých opozdilců značí, že jsou tímto procesem výrazně ovlivněni, zatímco jejich větší svítivost umožňuje relativně snadnější detekci [2].

Pro lepší pochopení stárnutí hvězdokupy tým vědců zmapoval oblast modrých opozdilců ve 21 kulových hvězdokupách nacházejících se na snímcích z MPG/ESO 2,2 metrového a Hubbleova dalekohledu a dalších observatoří [3]. Hubbleův dalekohled poskytnul obraz velmi hustých centrálních oblastí hvězdokupy s vysokým rozlišením, zatímco pozemská pozorování zmapovala širší oblast vnějších, méně hustých částí hvězdokup.

Analýzou pozorovaných dat tým nalezl několik hvězdokup vypadajících mladě, s modrými opozdilci roztroušenými podél celé hvězdokupy, zatímco větší část vykazovala známky staré hvězdokupy s modrými opozdilci nacházejícími se v jejím středu. Třetí skupina procházela procesem stárnutí, hvězdy poblíž jejich center migrovaly jako první, ale i hvězdy ve větších vzdálenostech se postupně přesouvaly směrem ke středu.

"Vzhledem k tomu, že všechny tyto hvězdokupy se zformovaly zhruba ve stejnou dobu, odhaluje se nám velký rozdíl rychlostí vývoje mezi jednotlivými hvězdokupami", řekla Barbara Lanzoni (Universita of Bologna, Itálie), spoluautorka studie. "V případě rychle stárnoucích hvězdokup si myslíme, že sedimentační proces může být skončen během několika miliónů let, zatímco v případě pomalejšího stárnutí může doba procesu několikanásobně přesáhnout současnou dobu stáří vesmíru."

Jak se postupně nejtěžší hvězdy přesouvají směrem k centru, ve hvězdokupě může proběhnout fenomén zvaný kolaps jádra, ve kterém se střed hvězdokupy velmi hustě sdružuje dohromady. Proces vedoucí ke kolapsu jádra je poměrně dobře znám a je dán především počtem, hustotou a rychlostí pohybu hvězd. Nicméně rychlost, jakou se to děje, není dosud známa [4]. Tato studie poskytuje první empirický důkaz, jak rychle se odlišuje věk kulových hvězdokup.

Zdroj

Poznámky

[1] Název Modří opozdilci je odvozen od jejich barvy a z faktu, že jejich vývoj je opožděn oproti jejich hvězdným sousedům z hvězdokup.

[2] Modří opozdilci kombinují obě vlastnosti: jsou relativně jasní a velmi hmotní ve srovnání se standardními hvězdami kulových hvězdokup, nejsou však jedinými hvězdami uvnitř těchto hvězdokup, které jsou buď hmotné nebo svítivé.

Rudí obří jsou jasnější, ale mají mnohem menší hmotnost, a tak nejsou moc ovlivněni stejným způsobem sedimentačním procesem (je velmi jednoduché rozlišit rudého obra od modrého opozdilce díky jejich výrazně odlišné barvě).

Neutronové hvězdy, extrémně hustá jádra hvězd mnohem větších než naše Slunce, které explodovaly před miliardami let během raných fází našeho vesmíru, mají podobnou hmotnost jako modří opozdilci a jsou tedy ovlivněny sedimentačním procesem. Je ale nesmírně těžké je pozorovat, a tak nejsou použitelným subjektem pro studium.

Modří opozdilci jsou jediné hvězdy ve hvězdokupě, které jsou jak velmi hmotné, tak velmi svítivé.

[3] Z 21 hvězdokup obsažených v tomto výzkumu bylo 20 pozorováno Hubbleovým dalekohledem, 12 z nich 2.2 metrovým dalekohledem MPG/ESO, osm s Kanadsko-Francouzsko-Havajským dalekohledem a jeden s pomocí teleskopu Subaru, NAOJ.

[4] Rychlost tohoto procesu závisí komplexním způsobem na počtu hvězd, jejich hustotě a rychlosti uvnitř hvězdokupy. Zatímco první dvě veličiny je relativně jednoduché změřit, rychlost nikoliv. Z těchto důvodů byly předchozí odhady rychlosti stárnutí kulových hvězdokup založeny pouze na teoretické bázi, zatímco tato nová metoda umožňuje přímé empirické měření.

Další informace

Tento výzkum byl uveřejněn v článku "Dynamické rozdíly stáří mezi stejně starými hvězdokupami odhalené s pomocí modrých opozdilců".

Tým byl složen z F. R. Ferraro (University of Bologna, Italie), B. Lanzoni (University of Bologna), E. Dalessandro (University of Bologna), G. Beccari (ESO, Garching, Německo), M. Pasquato (University of Bologna), P. Miocchi (University of Bologna), R. T. Rood (University of Virginia, Charlottesville, USA), S. Sigurdsson (Pennsylvania State University, USA), A. Sills (McMaster University, Hamilton, Canada), E. Vesperini (Indiana University, Bloomington, USA), M. Mapelli (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Italy), R. Contreras (University of Bologna), N. Sanna (University of Bologna), A. Mucciarelli (University of Bologna).

Výzkum je součástí projektu Cosmic-Lab (www.cosmic-lab.eu) financovaného ERC (European Research Council) s celkovou částkou 1.8 miliónů € na dobu 5 let. Od svého ustanovení Evropskou unií v roce 2007 usiluje ERC o stimulaci vědecké excelence v Evropě pomocí soutěže o financování mezi nejlepšími, kreativními výzkumníky jakékoliv národnosti a věku. Od svého spuštění ERC financovalo přes 2 500 výzkumníků a jejich průkopnické práce v celé Evropě. ERC operuje s pomocí "výzkumníkem-řízený", nebo také "zdola-nahoru", přístupu, který umožňuje výzkumníkovi objevit nové příležitosti ve všech oblastech výzkumu (fyzikálních a technických věd, věd o živé přírodě a společenských resp. humanitních věd).

Stala se také měřítkem konkurenceschopnosti národních výzkumných systémů a doplňuje existující dotační systémy na národní a Evropské úrovni. ERC, která je nejnovější součástí 7. Rámcového programu pro výzkum EU, měl od roku 2007 do roku 2013 celkový rozpočet 7.5 miliard €. Poslední rok Evropská komise navrhla značné navýšení v rozpočtu ERC od roku 2014 do roku 2020 jako součást nového programového rámce ('Horizon 2020'). ERC je složena z Výkonné agentury a Vědecké rady. Vědecká rada je složena z 22 špičkových výzkumníků a určuje vědeckou strategii ERC. V čele ERC je prezidentka Prof. Helga Nowotny a představitelem Vědecké rady v Bruselu je její generální sekretář Prof. Donald Dingwell. ERC Výkonná agentura provádí "myšlenky" specifického programu a jejím ředitelem je Pablo Amor.

V roce 2012 si připomínáme padesáté výročí založení Evropské Jižní Observatoře (ESO). 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

• Vědecký článek

• Doplňující informace
• Hubble - tisková zpráva
  
• Snímky pořízené MPG/ESO 2.2-metrovým dalekohledem
  
• Další snímky pořízené MPG/ESO 2.2-metrovým dalekohledem
  
• Snímky La Silla

Kontakty

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

Francesco Ferraro; University of Bologna; Italy; Tel.: +39 051 209 5774; Email: francesco.ferraro3@unibo.it

Barbara Lanzoni; University of Bologna; Italy; Tel.: +39 051 209 5792; Email: barbara.lanzoni3@unibo.it

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Oli Usher; Hubble/ESA; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6855; Email: ousher@eso.org

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1252. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.