Vnútorná rotácia bielych trpaslíkov

Astronómovia si požičali na sondáž vnútra bieleho trpaslíka techniku používanú seizmológmi na skúmanie zemského vnútra. A výsledok - hĺbková mapa rotácie tohto kompaktného telesa. Biely trpaslík rotuje rovnako pomaly vo vnútri ako na povrchu. Bieli trpaslíci vznikajú z hustých jadier hviezd s nízkou až priemernou hmotnosťou. Po vyčerpaní zásob jadrového paliva nie sú tieto hviezdy dostatočne hmotné na to, aby dosiahli vo svojom jadre teploty potrebné k fúzii uhlíka. Typický biely trpaslík má hmotnosť približne 0,6 hmotnosti Slnka a táto hmota je stlačená do telesa s veľkosťou našej Zeme. Zo zákona zachovania momentu hybnosti vyplýva, že rotujúce teleso, ktoré zmenší svoj polomer na túto veľkosť, by malo rotovať s periódou len niekoľko sekúnd až minút. Avšak pozorovaná skutočnosť ukazuje niečo iné. Rotačné periódy všetkých dosiaľ pozorovaných bielych trpaslíkov sa pohybujú v rádoch dní až rokov. Astronómovia sa domnievali, že vysvetlenie tohto javu sa môže skrývať v hlbších vrstvách bieleho trpaslíka, ktoré rotujú rýchlejšie než povrch. Všeobecne sa dajú pozorovať len vonkajšie vrstvy hviezdy, zatiaľ čo tie vnútorné zostávajú skryté a nie je možné ich podrobnejšie preskúmať. Avšak počas určitých fáz vývoja sa hviezdy stávajú nestabilnými a pulzujú, vysvetlil Gilles Fontain z univerzity v Montreale, ktorý je jedným z vedcov pracujúcich na novom výskume. Počas týchto fáz je možné merať periódy vibračných módov prítomných v pulzujúcej hviezde. Periódy pulzačných módov závisia hlavne na globálnej štruktúre pulzujúcej hviezdy. Pokiaľ teda napozorujeme periodické zmeny jasnosti, môžeme takto získané údaje použiť na modelovanie podpovrchových vrstiev hviezdy. Ide o techniku známu ako astroseizmológia. Použitím tejto metódy na bieleho trpaslíka s označením PG 1159-035 zistil Fontaine spoločne s ďalšími vedcami, že vnútrajšok hviezdy rotuje rovnako pomaly ako jej povrch. Naviac ešte objavili, že hviezda rotuje so stálou periódou 34 hodín až do hĺbky 90 % svojho polomeru. Čo z toho vyplýva? Predovšetkým to, že vnútra bielych trpaslíkov neskrývajú žiadne rýchlo rotujúce oblasti a že teda moment hybnosti celej hviezdy - predchodcu bieleho trpaslíka - sa musel premiestniť do vyšších vrstiev predchodcu a potom bol odnesený rozptýlenou obálkou hviezdy. Zostal len pomaly rotujúci biely trpaslík - jadro pôvodnej hviezdy. Pred prácou Fontaina a jeho kolegov neexistoval žiadny dôkaz týchto prenosov podložený pozorovaním, pretože dovtedy nebola preskúmaná vnútorná rotácia bielych trpaslíkov. Pozorovaním povrchových vrstiev sa zistilo, že bieli trpaslíci rotujú celkom pomaly, ale tento poznatok sa obmedzoval len na tieto vrstvy. Dalo sa teda vtedy predstaviť, že pomalšia rotácia vonkajších vrstiev by mohla zakrývať rýchlu rotáciu jadra, ktorá obsahuje onen moment hybnosti hviezdy. Namiesto toho sa však ukázalo (prinajmenšom v prípade bieleho trpaslíka PG 1159-035), že to tak nie je a že táto hviezda rotuje pomaly vo všetkých vrstvách. Tento fakt ďalej podporil teóriu, že väzby medzi jadrom hviezdy a vonkajšou obálkou sú pomerne silné a k prenosu momentu hybnosti do vonkajších vrstiev dochádza v časovom intervale 10000 až 1000000 rokov v predchádzajúcom vývoji hviezdy. Ide teda o veľmi krátku epizódu v živote hviezdy. Tím vedcov okolo Fontaina používa zmienenú techniku aj na iné typy pulzujúcich hviezd a medzičasom analyzoval aj dostupné údaje o ďalších troch hviezdach, ktoré sa podobajú na PG 1159-035.

RNDr. Zdeněk Komárek