Pozorování proměnných hvězd – leden 2015

I přes veškerou snahu se mi poštěstilo v lednu vidět jasnou oblohu pouze dvakrát, poslední měsíce jsou z hlediska pozorovatelského opravdu tragické. Nadále se věnuji fotometrii eruptivních zákrytových dvojhvězd. Například u GJ 3236 Cas byla zaznamenána jedna erupce 13. ledna 2015 trvající zhruba 10 minut s amplitudou zjasnění 0,1 magnitudy ve filtru R.
Jak jsem slíbil v minulém článku, uvádím část práce věnované analýze dat z družice Kepler, kde byly zkoumány hvězdy slunečního typu a jejich eruptivní činnost.

Supererupce u hvězd podobných Slunci z fotometrie družice Kepler II.
Fotometrické variace u hvězd se supererupcemi – souvislost s rotací a hvězdnými skvrnami.

Yuta Notsu, Department of Astronomy, Faculty of Science, Kyoto University

Arxiv:1304.7361v2,  30.6. 2013

Na základě fotometrických dat pořízených družicí Kepler byly modelovány jednoduché výpočty hvězdných skvrn, které jsou schopné popsat kvaziperiodické variace jasnosti u hvězd s velkými erupcemi. U většiny hvězd se supererupcemi se objevují kvaziperiodické změny jasu s periodami od jednoho až několika desítek dní. Výsledky ukazují, že tyto variace jasu je možné vysvětlit prostřednictvím rotace hvězdy s velkými skvrnami. Výsledky analýzy byly použity pro určení vztahu mezi energií, četností supervzplatutí a periodou rotace. Hvězdy, které rotují relativně pomalu, jsou stejně aktivní jako rychleji rotující, je u nich pozorována menší četnost erupcí. Podařilo se zjistit, že energie uvolněná při erupci má vztah k velikosti skvrn na povrchu. Situace je tedy velmi podobná jako při slunečních erupcí a energie erupce je získávána z magnetického pole kolem skvrn.

Sluneční erupce patří mezi nejenergetičtější exploze na povrchu Slunce, jejichž příčinou je uvolnění magnetické energie (Shibata a Magara 2011). Erupce však mohou nastávat u jiných typů hvězd, včetně hvězd slunečního typu (Schaefer 1989, Gershberg 2005). Mezi nimi jsou i mladé hvězdy, případně blízké dvojhvězdy, které mohou vyprodukovat erupce 10 – 1 000 000 krát intenzivnější (10 ^33-38 erg) než jsou sluneční (10³² erg). Takové hvězdy mají obvykle rychlou rotaci (několik desítek km/s) a magnetické pole v hodnotách několika kiloGausů, oproti Slunci, které se otáčí pomalu (2 km/s) a má slabé magnetické pole. Slunci podobné hvězdy jsou definovány jako objekty s pomalou rotací a povrchovou teplotou 5600 – 6000 K.

Původně se myslelo, že supererupce nemohou u takových hvězd nastat. Schaefer (2000) nicméně uvádí 9 kandidátů na supererupce s pomalou rotací. Tento výzkum je velmi důležitý pro mnoho oblastí – od hvězdné fyziky popisující vznik takových erupcí až po astrobiologii. Četnost, detailní vlastnosti a mechanismus vzniku supererupcí nejsou zcela probádány a objasněny.

Analýzou dat z družice Kepler bylo objeveno 365 supererupcí u 148 hvězd slunečního typu (z celkového počtu 90 000 hvězd slunečního typu), které mají povrchovou teplotu v rozmezí 5100 – 6000 K a tíhovým zrychlením log g > 4 (Maehara, 2012). Snímače družice Kepler jsou velmi užitečné pro detekci malého zvýšení jasu během erupce, jelikož jsou velmi přesné a získávají se kontinuální pozorovací řady. Podařilo se zjistit, že supererupce , které mají energii 100 – 1000 krát větší než největší erupce na Slunci, mohou vzniknout u hvězd slunečního typu  jednou za několik tisíc let. U mnoha hvězd slunečního typu byly pozorovány kvaziperiodické změny jasnosti v rozmezí od jednoho do několika desítek dní. To je možné vysvětlit rotací hvězdy (Basri a kol., 2011, Debosscher a kol., 2011, Harrison a kol., 2012).

Na obrázku 1 jsou ukázány typické světelné křivky hvězd slunečního typu, u kterých se pozorovaly supererupce (KIC 6034120 a KIC 6691930 během jednoho čtvrtletí
a KIC 10528093 během třičtvrtě roku). U hvězdy KIC 6034120 je světelná křivka dobře reprodukovatelná jednou velkou skvrnou, kdežto KIC 6691930 vyžaduje dvě skvrny pro popis tvaru světelné křivky.