Záhada pulzujúcich hviezd vyriešená

Vďaka objavu prvej zákrytovej dvojhviezdy obsahujúcej pulzujúcu premennú hviezdu cefeidu sa medzinárodnému tímu astronómov podarilo vyriešiť dlhoročnú záhadu. Mimoriadne vhodné usporiadanie systému umožnilo veľmi presne zmerať hmotnosť cefeidy. Nové údaje ukazujú, že predpovede teórie hviezdnych pulzácií sú správne, zatiaľ čo odhady hmotnosti na základe teórie hviezdneho vývoja sú v rozpore s týmto pozorovaním. Výsledky práce tímu astronómov, ktorý viedol Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polsko), boli publikované v novembri 2010 v časopise Nature. Pozoruhodné závery vysvetľuje Grzegorz Pietrzyński. „Vďaka spektrografu HARPS v spojení s 3,6 m teleskopom na observatóriu La Silla v Chille, a s pomocou ďalších ďalekohľadov, sa nám podarilo zmerať hmotnosť cefeidy s dosiaľ najväčšou presnosťou. Výsledok nám umožnil okamžite rozhodnúť, ktorá z dvojice súperiacich teórií predpovedajúcich hmotnosti cefeíd je tá správna.” Klasické cefeidy (typ pulzujúcich premenných hviezd) sú nestabilné hviezdy, ktoré sú oveľa väčšie a jasnejšie než naše Slnko. Pravidelne sa nafukujú a opäť zmršťujú, a celý tento cyklus môže trvať od niekoľkých dní do niekoľkých mesiacov. Čím je hviezda svietivejšia, tým dlhšie jej trvá, než sa zjasní a opäť zoslabne, u menej svietivých hviezd je perióda kratšia. Tento nápadne presný vzťah robí z cefeíd jeden z najefektívnejších nástrojov, ako zmerať vzdialenosť blízkych galaxií a ďalej mapovať rozmery celého vesmíru. Napriek tomu, že cefeidy sú také dôležité, musíme konštatovať, že im stále dobre nerozumieme. Odhady ich hmotností založené na teórii hviezdnych pulzácií sú o 20 – 30 % nižšie než predpovede vyplývajúce z teórie vývoja hviezd. A tento nepríjemný rozpor pretrváva už od 60-tych rokov minulého storočia. Aby astronómovia mohli tento problém vyriešiť, potrebovali nájsť dvojhviezdu, kde by jednou zložkou bola cefeida, a kde by zároveň pri pozorovaní zo Zeme dochádzalo ku vzájomným zákrytom zložiek. V takých pároch – zákrytových dvojhviezdach – môžu astronómovia jednoducho a s veľkou presnosťou merať hmotnosti jednotlivých zložiek. Ani cefeidy, ani zákrytové dvojhviezdy však nepatria k tým najpočetnejším objektom na oblohe, takže šance na objavenie takého neobvyklého páru bola veľmi malá. V Galaxii nie je doteraz známa ani jediná taká dvojhviezda. „Naozaj nedávno sa nám ale podarilo hľadaný systém objaviť medzi hviezdami Veľkého Magellanovho oblaku. Dvojhviezda obsahuje cefeidu pulzujúcu s periódou 3,8 dňa a druhú zložku, ktorá je o niečo väčšia a chladnejšia. Vzájomne sa obiehajú raz za 310 dní. Binárny charakter objektu bol potvrdený hneď prvým pozorovaním pomocou spektrografu HARPS,” hovorí člen tímu Wolfgang Gieren. Pozorovatelia podrobne merali zmeny jasnosti tohto neobvyklého objektu, ktorý je známy pod katalógovým označením OGLE-LMC-CEP0227. Spektrograf HARPS a ďalšie prístroje použili aj na meranie radiálnych rýchlostí hviezd (v smere od Zeme a k Zemi) v dôsledku orbitálneho pohybu zložiek, a aj k meraniu radiálnej rýchlosti pohybu povrchu pulzujúcej cefeidy. Tieto veľmi komplexné a detailné informácie umožnili vedcom stanoviť, ako sa hviezdy pohybujú po svojich dráhach a veľmi presne určiť ich hmotnosti – významne presnejšie, než to bolo doteraz u cefeíd možné. Hmotnosť tejto cefeidy je teraz známa s presnosťou 1 % a je v dokonalom súhlase s teóriou hviezdnych pulzácií. Na druhej strane sa ukázalo, že hmotnosť predpovedaná teóriou hviezdneho vývoje je chybná. Výrazné zlepšenie odhadu hmotností cefeíd je len jedným z výsledkov tejto práce. Členovia tímu dúfajú, že sa im podarí objaviť ďalšie exempláre týchto veľmi užitočných hviezdnych párov, aby mohli metódu ďalej využiť. Veria tiež, že na základe pozorovaní tejto dvojice bude možné spresniť náš odhad vzdialenosti Veľkého Magelanovho oblaku a dosiahnuť chybu len 1 %, čo by viedlo k významnému spresneniu meradla používaného na určovanie vzdialeností vo vesmíre.

RNDr. Zdeněk Komárek