Radioteleskopy odhalují skryté mladé hvězdy

Na úvodním obrázku je umělecká představa dvou mladých hvězd tančících společně ve svém rodišti v mlhovině Orion. Jsou skryty za mraky plynu a prachu, ale radioteleskopy dokáží těmito mraky proniknout a astronomům tak umožnit jejich detailní studium.

Mlhovina v Orionu nabízí mistrovský příklad ve studiu formování hvězd. Přesto je mnoho z jejích nejmladších hvězdných objektů stále zabalených ve svých rodných jeslích, skrytých pod oblaky plynu a prachu. Radioteleskopy Very Large Baseline Array (VLBA) se podařilo prorazit prašným závojem a studovat dvojici mladých binárních systémů s názvem Brun 656 a HD 294300, které se zrodily v této mlhovině.

Výsledkem pozorování je velmi přesný výpočet hmotností hvězd v těchto systémech. Vedoucí výzkumník pozorování, Sergio Abraham Dzib Quijano z Max Planck Institute for Radio Astronomy, poukázal na to, jak důležité je toto měření. „Hmotnost hvězdy je její nejzákladnější vlastností,“ řekl Quijano.

Soustava VLBA vyřešila tento problém pozorováním na rádiových vlnových délkách 5 GHz s využitím celého pole dalekohledů. Těchto 5 GHz je oblast, kde je prach průhledný a mohou skrz něj procházet rádiové vlny. Vysoké rozlišení dokázalo identifikovat těsné binární páry snadněji než dalekohledy při pozorování na jiných vlnových délkách.

Zkoumání oblasti zrodu hvězd v Orionu
Mlhovina v Orionu je od nás vzdálená asi 1300 světelných let. Během milionů roků zrodila rozmanitou populaci hvězd, od masivních horkých stálic přes studované dvojhvězdy až po hnědé trpaslíky (objekty příliš chladné na to, aby byly hvězdami, ale příliš horké na to, aby byly planetami). Kromě toho je osídlena stovkami mladých hvězdných objektů (tzv. young stellar objects – YSO), které se nacházejí ve všech fázích raného vývoje.

Hvězdy se rodí ve skupinách a mnoho z nich končí v dvojhvězdách, trojicích a menších hvězdokupách. Určení jejich hmotností je důležitým krokem ke zjištění stadia jejich vývoje, stejně jako existence jakýchkoliv protoplanetárních systémů. Mnoho z nich zůstává skryto před zraky optických dalekohledů, ale lze je „vidět“ na infračervených vlnových délkách a rádiových frekvencích. Rádiová měření mohou také poskytovat důkazy o magnetických polích a aktivitě v některých oblastech, kde hvězdy nově vznikají. Tým konkrétně použil VLBA ke studiu čtyřhvězdného systému NU Orionis. Zjistili, že jeho složka C je hvězda střední hmotnosti (~7 hmotností Slunce) s netermálním rádiovým vyzařováním. Nabízí také vzácný důkaz magnetické aktivity u hvězdy, která se blíží tomu, aby byla hvězdou s vysokou hmotností.

Pozorování provedená pomocí VLBA jsou důležitým krokem k pochopení raných období vývoje hvězd. „Tato přesná měření hmotnosti nyní proměňují Orion v precizní laboratoř pro testování toho, jak se mladé hvězdy formují a vyvíjejí,“ řekla Jazmin Ordonez-Toro, postdoktorandka Orquídeas na Astronomical Observatory at the University of Nariño, která se podílela na studiu dvojhvězd. „Tato měření výrazně rozšiřují naše chápání toho, jak se budují hvězdná sousedství, jako je to naše.“

VLBA monitoruje dynamiku a polohy hvězd
Při sběru vzorků dvojhvězd v mlhovině Orion pozorovala soustava VLBA, jak se partneři navzájem obíhají. Charakteristiky těchto drah poskytly velmi dobrý odhad hmotností každého z hvězdných partnerů. Schopnosti VLBA umožňují detekovat i ty nejmenší posuny v poloze nebeského objektu. To znamená měření drobných posunů ve zdánlivé poloze hvězdy na obloze v průběhu měsíců a let. VLBA může opakovat svá pozorování stejné oblasti oblohy a koordinovat pozorování mezi všemi svými členskými dalekohledy. Jsou rozptýleny po celém světě, od USA po Havaj a až po Panenské ostrovy. To astronomům poskytuje polohu hvězdy s milisekundovou přesností. Porovnáním toho, jak se tato poloha mění z epochy na epochu, se jemný orbitální pohyb způsobený gravitací doprovodné hvězdy stává zcela zřejmým. Astronomové pak tento pohyb používají k odvození hmotnosti každé hvězdy v systému.

Měření soustavou VLBA jsou první takovou charakterizací vícenásobných YSO v rodném komplexu Orionu. Poskytnutá data ukazují, že astrometrie VLBA (přesná měření hvězdných vzdáleností, pohybů a poloh) představuje mocný nástroj pro měření hvězdných hmotností a dalších charakteristik v mladých vícenásobných hvězdných systémech. Tyto informace lze využít v modelech formování a vývoje hvězd a umožní další studium magnetické aktivity v těchto nově vznikajících systémech.

Proč se zajímat o hmotnost?
Astronomové charakterizují hvězdy jejich hmotnostmi. Hmotnost dané hvězdy předpovídá celou její evoluční historii. Říká nám, co se děje v její jaderné peci, jak v průběhu času vytváří nové prvky. Její hmotnost nakonec určí, jak hvězda zanikne, zda jako planetární mlhovina (jako to udělá naše Slunce asi za 10 miliard let), a poté za miliardy let jako bílý trpaslík. Nebo, pokud je dostatečně hmotná, může explodovat jako supernova a zanechat po sobě neutronovou hvězdu nebo dokonce černou díru. Měření hmotností hvězd, zejména těch mladých v mlhovině v Orionu, je tedy důležitým příspěvkem k našemu pochopení hvězdné evoluce. Nejen to, ale vzhledem k těžkým prvkům, které všechny hvězdy zanechávají, hraje hvězdná hmotnost také roli při formování planet kolem hvězd a ovlivňuje vlastnosti těchto světů.

Astronomové používají měření hmotnosti jako součást vývoje standardního modelu formování mladých hvězd. Pozorování VLBA byla porovnána s těmito modely s některými smíšenými výsledky. Některá pozorování se shodovala docela dobře, zatímco alespoň jeden pozorovaný pár se neshodoval vůbec. To by mohlo znamenat, že model potřebuje určité úpravy, než bude přesně odrážet realitu formování mladých hvězd. Je zajímavé, že pozorování VLBA nalezla několik dříve skrytých blízkých společníků, a také přesvědčivé důkazy o tom, že silná magnetická aktivita může přetrvávat i v relativně hmotných mladých hvězdách.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/radio-telescope-array-reveals-the-masses-of-hidden-young-stars a https://public.nrao.edu/news/unraveling-the-mass-mystery/

autor: František Martinek