Zářivé halo mrtvé hvězdy

ESO 044/15 tisková zpráva

Pomocí dalekohledu VLT vědci zmapovali zbytkový disk v okolí bílého trpaslíka

Mezinárodní tým astronomů zkoumal pomocí dalekohledu ESO/VLT pozůstatky destruktivní interakce mezi mrtvou hvězdou a tělesy v jejím okolí. Tento systém by mohl být předobrazem vzdálené budoucnosti Sluneční soustavy.

Christopher Manser (PhD student, University of Warwick, UK) a jeho tým použili data získaná pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope, Paranal, Chile) a dalších přístrojů ke studiu disku rozdrcených těles kolem mrtvé hvězdy – bílého trpaslíka s označením SDSS J1228+1040 [1].

S použitím řady přístrojů pro dalekohled VLT včetně UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) a X-shooter se členům týmu podařilo získat podrobnou analýzu světla přicházejícího od bílého trpaslíka a hmoty rozptýlené v jeho okolí, a to v období plných dvanácti let od roku 2003 do roku 2015. Takto dlouhá pozorovací řada byla nezbytná k prozkoumání systému z mnoha různých hledisek. [2] 

„Model, který jsme vytvořili na základě zpracování našich dat, jasně ukázal, že tyto systémy mají skutečně podobu disku. Odhalili jsme řadu struktur, které jinak na základě jednoho pozorování není možné detekovat,“ vysvětluje hlavní autor článku Christopher Manser.

Astronomové využili techniku označovanou jako Doplerovská tomografie (Doppler tomography) – v principu je podobná lékařskému tomografickému zobrazování lidského těla, které jim umožnila podrobně zmapovat strukturu zářících plynných pozůstatků objektů obíhajících kolem mrtvé hvězdy SDSS J1228+1040.

Zatímco velké hvězdy – hmotnější než asi deset hmotností Slunce – zakončí svůj život explozí supernovy, menší hvězdy jsou takto dramatického konce ušetřeny. Když se nachýlí životní cyklus hvězdy podobné Slunci, hvězdy spotřebují vodíkové palivo ve svém nitru, rozepnou se ve fázi rudého obra a později odvrhnou své vnější obálky do okolního vesmíru. Zůstane pouze horké a velmi husté obnažené jádro původní hvězdy – tedy bílý trpaslík.   

Mohly by však planety, planetky a další objekty v takovém systému přežít tuto zkoušku ohněm? A co by po nich zůstalo? Provedená pozorování pomáhají nalézt odpovědi na tyto otázky. 

Zdá se, že je poměrně výjimečné, aby byl bílý trpaslík obklopen diskem hmoty obsahujícím materiál v plynném stavu – zatím je takových případů známo jen sedm. Členové týmu se domnívají, že se k bílému trpaslíkovi přiblížila nebezpečně blízko některá z planetek, která byla roztrhána intenzivními slapovými silami a dala vzniknout disku hmoty, který nyní pozorujeme.

Tento disk pravděpodobně vznikl podobným způsobem, jako fotogenické prstence, které pozorujeme u planet v naší Sluneční soustavě, například u Saturnu. Ačkoliv je hvězda SDSS J1228+1040 více než sedmkrát menší než planeta Saturn (pokud jde o průměr), její hmotnost je ve skutečnosti 2 500krát vyšší. Astronomové zjistili, že také vzdálenost mezi bílým trpaslíkem a diskem ne poněkud odlišná – Saturn i se svým prstencem by pohodlně vešel do mezery mezi hvězdou a vnitřním okrajem jejího disku. [3] 

Tento dlouhodobý výzkum prováděný pomocí dalekohledu VLT členům týmu umožnil sledovat precesi disku působením velmi silného gravitačního pole bílého trpaslíka. Rovněž se podařilo odhalit, že disk je do určité míry nakloněn a dosud není kruhový. 

„Když jsme tento zbytkový disk obíhající kolem bílého trpaslíka v roce 2006 objevili, nedokázali jsme si ani představit podrobnosti, které nyní můžeme pozorovat na tomto snímku, který byl zkonstruován na základě dvanácti let pozorování – a to zato čekání rozhodně stálo,“ dodává Boris Gänsicke, spoluautor studie.

Pozůstatky hvězdného vývoje jako je bílý trpaslík SDSS J1228+1040 mohou poskytnout klíčové poznatky k pochopení okolního prostředí, jaké se vytvoří kolem hvězd v závěrečné fázi vývoje. A to může astronomům pomoci pochopit také procesy, které probíhají v exoplanetárních systémech, nebo předpovědět, jak budou vypadat závěrečné fáze vývoje Sluneční soustavy, až za 7 miliard let také Slunce dospěje ke konci svého života.

Zdroj

Poznámky

[1] Celé označení hvězdy je SDSS J122859.93+104032.9.

[2] Týmu se podařilo identifikovat nezaměnitelné spektrální známky ionizovaného vápníku (trojici spektrálních čar známou jako Ca II triplet). Na základě rozdílu mezi pozorovanou a známou vlnovou délkou těchto tří čar je možné určit rychlost pohybu plynu s mimořádnou přesností.

[3] Přestože disk kolem bílého trpaslíka je mnohem větší než prstenec u Saturnu, je naopak mnohem menší než disky kolem mladých hvězd, ve kterých se formují planety.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “Doppler-imaging of the planetary debris disc at the white dwarf SDSS J122859.93+104032.9” autorů C. Manser a kol., který byl zveřejněn ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Složení týmu: Christopher Manser (University of Warwick, UK), Boris Gaensicke (University of Warwick), Tom Marsh (University of Warwick), Dimitri Veras (University of Warwick, UK), Detlev Koester (University of Kiel, Německo), Elmé Breedt (University of Warwick), Anna Pala (University of Warwick), Steven Parsons (Universidad de Valparaiso, Chile) a John Southworth (Keele University).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu VLT

Kontakty

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

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

Christopher Manser; University of Warwick; United Kingdom; Email: C.Manser@warwick.ac.uk

Boris Gänsicke; University of Warwick; United Kingdom; Tel.: +44 (0)2476574741; Email: Boris.Gaensicke@warwick.ac.uk

Tom Frew; International Press Officer, University of Warwick; United Kingdom; Tel.: +44 (0)24 7657 5910; Mobil: +44 (0)7785 433 155; Email: a.t.frew@warwick.ac.uk

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