Vodíkové masery odhalují tajemství hmotných hvězd

Vědci odhalili rychle se pohybující skrytý proud látky emitovaný z hvězdy MWC 349A, který se pohybuje rychlostí 500 kilometrů za sekundu. Při studiu maserů kolem podivné hvězdy MWC 349A vědci objevili něco neočekávaného: dříve neviditelný výtrysk materiálu tryskající z plynného disku hvězdy neuvěřitelně vysokou rychlostí. Tým se sídlem v Centru astrofyziky Harvard & Smithsonian věří, že výtrysk je způsoben silným magnetickým polem obklopujícím hvězdu.

Nová pozorování doplněná o data z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) byla představena na tiskové konferenci na 241. zasedání Americké astronomické společnosti (AAS) v Seattlu ve státě Washington. Tento objev by mohl pomoci astronomům porozumět podstatě a vývoji hmotných hvězd a tomu, jak se vodíkové masery tvoří ve vesmíru.

Hvězda MWC 349A se nachází ve vzdálenosti 3 900 světelných let od Země v souhvězdí Labutě a díky svým jedinečným vlastnostem z ní činí horké místo pro vědecký výzkum v oblasti optických, infračervených a rádiových vlnových délek. Hmotná hvězda – zhruba 30násobek hmotnosti Slunce – je jedním z nejjasnějších rádiových zdrojů na obloze a jedním z mála objektů, o nichž je známo, že mají vodíkové masery. Tyto masery zesilují mikrovlnné rádiové emise, což usnadňuje studium procesů, které jsou obvykle příliš slabé na to, aby je bylo možné pozorovat. Právě tato unikátní funkce umožnila vědcům poprvé podrobně zmapovat disk MWC 349A.

„Maser je jako přirozeně se vyskytující laser,“ říká Sirina Prasadová, vysokoškolská výzkumná asistentka v Centru pro astrofyziku (CfA) a hlavní autorka článku. „Je to oblast ve vesmíru, která vyzařuje opravdu jasný druh světla. Můžeme toto světlo vidět a vysledovat ho zpět k místu, odkud přišlo, čímž jsme o krok blíže k tomu, abychom zjistili, co se zde skutečně děje.“

Využitím rozlišovací schopnosti radioteleskopu ALMA, vyvinutého National Radio Astronomy Observatory (NRAO) americké Národní vědecké nadace, byl tým schopen použít emitované masery k odkrytí dříve neviditelných struktur v bezprostředním okolí hvězdy.

„Použili jsme masery generované vodíkem ke zkoumání fyzikálních a dynamických struktur v plynu obklopujícím MWC 349A a odhalili zploštělý plynný disk o průměru 50 AU, přibližně velikosti Sluneční soustavy, což potvrzuje téměř horizontální strukturu disku hvězdy,“ říká Qizhou Zhang , astrofyzik v CfA a hlavní řešitel projektu. „Také jsme našli rychle se pohybující výtrysk ukrytý ve větrech proudících pryč od hvězdy.“

Pozorovaný výtrysk vyvrhuje materiál z hvězdy rychlostí 500 kilometrů za sekundu. To je podobné, jako byste během doslova mrknutí oka překonali vzdálenost mezi San Diegem v Kalifornii a Phoenixem v Arizoně. Je pravděpodobné, že takto rychle se pohybující jet má na svědomí magnetická síla, říkají vědci. V případě MWC 349A by tou silou mohl být magnetohydrodynamický vítr – typ větru, kde je pohyb diktován souhrou mezi magnetickým polem hvězdy a plyny přítomnými v jejím okolním disku.

„Naše předchozí představa o MWC 349A byla taková, že hvězda je obklopena rotujícím diskem a silným větrem. Důkaz pro další kolimovaný výtrysk nebyl v tomto systému dosud spatřen. I když zatím s jistotou nevíme, kde se nachází, odkud pochází nebo jak je produkován. Mohlo by to být tak, že magnetohydrodynamický vítr produkuje proud; v takovém případě je magnetické pole zodpovědné za vyvržení rotujícího materiálu ze systému,“ říká Sirina Prasadová. „To by nám mohlo pomoci lépe pochopit dynamiku diskového větru MWC 349A a souhru mezi cirkumstelárními disky, větry a výtrysky v jiných hvězdných systémech.“

Tento projekt navazuje na předchozí práci vysokoškoláků z Harvardu, kteří pozorovali MWC 349A pomocí Submillimeter Array (SMA) na Mauna Kea na Havaji. Projekt byl vyvinut jako součást vysokoškolského kurzu Astro 191, kde se studenti zabývají laboratorní a pozorovací astrofyzikou. Qizhou Zhang k tomu dodává: „Je skvělé vidět, jak se generace studentů zapojují do předního astronomického výzkumu pomocí SMA a ALMA.“

Zdroj: https://www.cfa.harvard.edu/news/hydrogen-masers-reveal-new-secrets-massive-star a https://scitechdaily.com/secrets-of-a-massive-star-revealed-through-astrophysical-lasers/

autor: František Martinek