Obsah kovů a záhada vzniku a vývoje hvězd

Mezinárodní tým astronomů Sloan Digital Sky Survey (SDSS-II) vypracoval doposud nejkomplexnější a nejpodrobnější mapu chemického složení u více než 2,5 miliónu hvězd v naší Galaxii.

Dosavadní mapy obsahu chemických prvků ve hvězdách byly zhotoveny na základě mnohem menšího vzorku hvězd v blízkém okolí Slunce. Na základě průzkumu v rámci projektu SDSS-II byly zmapovány hvězdy nejen v okolí Slunce, ale až do vzdálenosti 30 000 světelných let. „Starší přehlídky, které zahrnovaly mnoho hvězd, nebyly příliš přesné v určení jejich chemického složení,“ říká vedoucí výzkumného týmu Zeljko Ivezic (University of Washington).

Velmi přesná měření obsahu kovů a pohybu nebývalého počtu hvězd umožní astronomům rozluštit záhadu, jak naše Galaxie vznikla a jak se dále vyvíjela následujících 13 miliard let od svého vzniku.

Malé vysvětlení: Astronomové používají termín „kovy“ k označení všech chemických prvků, těžších než vodík a helium, a to včetně kyslíku, který dýcháme, včetně vápníku v našich kostech nebo železa v naší krvi. Vodík, helium a stopy lithia byly vytvořeny v počáteční fázi vzniku vesmíru (tzv. Big Bang – Velký třesk), všechny ostatní chemické prvky, jako je například železo a uhlík, byly „vyrobeny“ v nitrech masivních hvězd při jejich vývoji a následném zániku (exploze supernovy).

Poloha a velikost zmapované oblasti vzhledem ke zbývající části naší Galaxie je na připojeném obrázku vyznačena v pravém horním rohu. Tato nová mapa je zakreslena do fotografie známé Mlhoviny v Andromedě (galaxie M 31), což je nejbližší velká galaxie, viditelná i pouhým okem.

Většina hvězd v naší Galaxii se nachází v části tvaru disku, jehož vertikální průřez je barevně vyznačen na šedém pozadí; světlejší oblast znamená větší množství hvězd.

Nová mapa obsahu kovů ve hvězdách, zobrazená jako barevný výřez ukazuje, že galaktický disk je tvořen hvězdami s vysokým obsahem kovů, pro něž je typické stáří několik miliard roků (červené a žluté barevné odstíny). Tento galaktický disk je jakoby vsazen do poměrně řídkého hvězdného halo s malým počtem hvězd, obsahujících malé množství kovů. Stáří hvězd v této oblasti přesahuje 10 miliard let. Na mapě jsou vyobrazeny v odstínech modré barvy.

Naše Galaxie (Mléčná dráha) postupně zvětšovala svůj rozměr na úkor dalších blízkých galaxií (jejich kanibalizací). Dobrým příkladem pohlcené galaxie je proud hvězd v souhvězdí Jednorožce (Monoceros stream) – na obrázku vyznačený šipkou. Skutečnost, že tyto hvězdy mají poněkud odlišné zastoupení kovů než jiné blízké hvězdy (odstíny zelené barvy místo modré), pomohla vyznačit jejich polohu a odhalit tak jejich původ.

„Zjištěním, jak se mění obsah kovů ve hvězdách v různých místech naší Galaxie, mohou astronomové dešifrovat jejich vznik a vývoj, podobně jako archeologové odkrývají pradávnou minulost studiem lidských artefaktů,“ vysvětluje další člen týmu Branimir Sesar, postgraduální student univerzity ve Washingtonu.

Při přípravě této nové mapy části naší Galaxie využil tým SDSS-II barvy miliónů hvězd k odvození jejich obsahu kovů (tzv. metalicity). K souhrnnému určení metalicity tak velkého počtu hvězd astronomové porovnávali barvy hvězd se spektroskopickými pozorováními několika desítek tisíc těchto hvězd. Skupina vědců, jejímž vedoucím byl Timothy Beers (Michigan State University), spolupracující na projektu SDSS-II, navrhla metody, jak určit obsah kovů hvězd na základě jejich spektra. Barva hvězdy je poněkud ovlivněna přítomností absorpčních čar ve spektru, kde jednotlivé chemické prvky pohlcují světlo určité vlnové délky. Pokud nějaký kov ve hvězdě chybí, což je případ hvězd chudých na kovy, potom množství modrého světla, vyzařovaného hvězdou, je poněkud vyšší.

„Mapa obsahu kovů pro několik miliónů hvězd odhalila odlišný obsah chemických prvků ve hvězdných populacích naší Galaxie,“ vysvětluje Ivezic. „Použitím dvourozměrných obrázků a různých barev jsme zhotovili trojrozměrnou ´tomografickou´ mapu, která jasně ohraničuje vlastní disk Galaxie a tzv. halo, které jej obklopuje.“

Tato „kovová“ mapa také ukazuje galaxie, které Mléčná dráha pohltila – například známý hvězdný proud „Monoceros stream“ – jedná se o zachycené hvězdy s odlišným obsahem kovů, než jsme očekávali v této části Galaxie.

Credit - SDSS Collaboration, Zeljko Ivezic, University of Washington.

Zdroj: http://www.sdss.org/news/releases/20080529.mwmetals.html

autor: František Martinek