Záhada pulzujúcich hviezd vyriešená

  • Marcel Škreka | 7 December 2010
    Stelárna astronómia
Astronómom sa prostredníctvom objavu dvojhviezdy, ktorej jednou zložkou je cefeida, pulzujúca premenná hviezda, podarilo vyriešiť dlhoročnú záhadu.

Z nášho pohľadu dochádza v dvojhviezdnom systéme k zákrytom, a práve táto vzácna orientácia dráh umožnila zmerať hmotnosť cefeidy s mimoriadnou presnosťou. Až doteraz sme mali 2 rôzne teórie predpovedajúce hmotnosť cefeíd. Objav podporuje teóriu súvisiacu s pulzáciou hviezd, pričom teóriu súvisiacu s hviezdnym vývojom prakticky vylučuje.

Cefeidy sú nestabilné hviezdy omnoho väčšie a žiarivejšie ako Slnko. Pravidelne menia svoju veľkosť v periódach dní až mesiacov, pričom platí pravidlo, že u jasnejších hviezd je perióda dlhšia. Závislosť jasnosť – perióda je až pozoruhodne presná a umožňuje merať vzdialenosti hviezd v blízkych galaxiách a nadväzne aj v celom vesmíre.

Žiaľ, napriek ich dôležitosti, vedci cefeidám ešte úplne neporozumeli. Odhady ich hmotností odvodené z teórie pulzujúcich hviezd sú o 20 až 30% menšie ako vyplýva z teórie evolúcie hviezd. Tento nepríjemný rozdiel znepokojoval astronómov takmer 50 rokov.

K vyriešeniu záhady potrebovali astronómovia nájsť zákrytovú dvojhviezdu, ktorej zložkou by bola cefeida. V takýchto dvojhviezdach dochádza v dôsledku zákrytov k poklesu celkovej jasnosti systému. Za týchto podmienok môžu vedci odvodiť hmotnosti oboch hviezd s vysokou presnosťou. Cefeidy ani zákrytové dvojhviezdy však nie sú bežné, takže šanca na nájdenie takéhoto páru je veľmi malá. V našej Galaxii nie je známy žiaden.

Nedávno sa takýto objav podaril pomocou spektrografu HARPS na 3,6 m ďalekohľade na La Silla v Chile. Výnimočný pár sa nachádza v susednej galaxii - Veľkom Magellanovom Mraku. Obsahuje cefeidu s periódou pulzácií 3,8 dňa a o niečo väčšiu a chladnejšiu hviezdu. Obe hviezdy sa obehnú raz za 310 dní.

Pozorovatelia starostlivo merali zmeny jasnosti tejto dvojhviezdy označenej OGLE-LMC-CEP0227. HARPS meral radiálne rýchlosti zložiek na svojich dráhach, ako aj rýchlosť pulzujúceho povrchu cefeidy.

Takto získané podrobné informácie umožnili vedcom vypočítať dráhy, veľkosti a hmotnosti hviezd s veľkou presnosťou. Hmotnosť cefeidy je známa s presnosťou na 1% a úplne súhlasí s teóriou hviezdnych pulzácií.

Cennosť objavu spočíva práve v presnom určení hmotnosti. Astronómovia dúfajú, že sa im podarí objaviť ďalšie takéto systémy a ešte viac spresniť metódu merania vzdialeností pomocou cefeíd. Ak by sa im to podarilo, veria, že dokážu znížiť nepresnosť vzdialenosti Veľkého Magellanovho Mraku pod 1%, čo výrazne zvýši odhad vzdialeností vzdialených galaxií a ich kôp až do veľkých kozmických škál.

Poznámky

[1] Prvé Cefeidy boli pozorované v 18. storočí. U najjasnejších môžeme kolísanie jasnosti vidieť voľným okom. Svoje meno dostali podľa hviezdy Delta Cephei, u ktorej John Goodrick v roku 1784 po prvý krát pozoroval periodickú zmenu jasnosti. Goodrick bol taktiež prvým, kto vysvetlil svetelné variácie iného typu premenných hviezd známych ako zákrytové dvojhviezdy.

[2] Závislosť svietivosti od periódy objavenú u cefeíd Henrietou Leavittovou v roku 1908, použil Edwin Hubble k prvému odhadu vzdialenosti objektov dnes známych ako galaxie.

[3] Astronómovia dokážu odvodiť presné hmotnosti hviezd, ak sa nachádzajú v gravitačne viazanom páre, a ak majú podobnú jasnosť. Spektrálne čiary oboch hviezd môžu byť preto pozorované naraz, čo je aj prípad OGLE-LMC-CEP0227. Takéto pozorovanie umožňuje presne zmerať pohyby oboch hviezd od a k pozorovateľovi, využívajúc Dopplerov efekt.