Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics)
Číslo 4 – vyšlo 28. ledna, ročník 9 (2011)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Rotující prachoplynný disk kolem veleobra HD 62623

Ivan Havlíček

Podívat se na nějakou hvězdu hodně zblízka je snem většiny astronomů. Nejlépe tak zblízka, abychom se při jejím zobrazení dostali do měřítka, které známe ze sluneční soustavy. Rádi bychom se přesvědčili, že jiné hvězdy jsou alespoň v něčem podobné naší nejbližší hvězdě – SlunciSlunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×10⁶ km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×10⁶ km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×10⁶ K a zářivým výkonem 3,846×10²⁶ W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium.. Tyto snahy vedly nejprve ke stavbě větších a ještě větších dalekohledů. Když už je pak, (technicky nebo finančně) obtížné zvětšovat vlastní dalekohledy, je možné jich spojit několik dohromady a skládat jimi získané obrazy do mnohem podrobnějšího výsledného zobrazení. Takto pracují interferometry a historie jejich využití v astronomii je více než stoletá. Logickým vyústěním těchto zkušeností je využití interferometrických systémů na největších dalekohledech, kterými dnes astronomové vládnou.

ESO – European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere, zkráceně European Southern Observatory, Evropská jižní observatoř. Organizace byla založena v roce 1962. Postavila řadu dalekohledů v Chile. Jde o lokality La Silla (2 400 m), kde je dalekohled NTT, dále Cerro Paranal (2 635 m) s čtveřicí dalekohledů VLT a planinu Llano Chajnantor (5 080 m), kde se nachází radioteleskopická síť ALMA. V současnosti je v Chile budován Extra velký dalekohled ELT, který bude zprovozněn v roce 2014 a celooblohová Observatoř Very Rubinové, která bude v rutinním provozu od roku 2023.

VLT – Very Large Telescope, čtveřice dalekohledů ESO postavená v Chile na Cerro Paranal (2635 m). Dalekohledy mají celistvá zrcadla o průměru 8,2 metru (Antú – 1998; Kueyen – 1999; Melipal – 2000; Yepun – 2001). Názvy zrcadel znamenají v Mapušštině Slunce, Měsíc, Jižní Kříž a Venuši. Sběrná plocha každého z velkých přístrojů je 53 metrů čtverečních. Dalekohledy jsou vybaveny systémem adaptivní a aktivní optiky. Další menší pomocné dalekohledy tvoří s hlavní čtveřicí výkonný interferometr o základně 200 m, jehož srdcem je od roku 2015 přístroj Gravity – interferometr druhé generace.

Interferometr – soustava dvou a nebo více antén či dalekohledů, ze kterých se signál z jediného zdroje přivádí do detektoru, kde interferuje (sčítají se amplitudy vln). Může jít také o jediný přístroj, v němž je paprsek rozdělen do více ramen. Jsou-li v detektoru vlny protifázi, může dojít k vyrušení výsledné vlny. V detektoru se zaznamenává intenzita vlny, která je kvadrátem amplitudy. Čím větší je základna interferometru, tím vyšší je jeho rozlišovací schopnost.

Čtyři dalekohledy VLT Evropské jižní observatoře na hoře Cerro Paranal v chilské poušti Atacama v nadmořské výšce 2 600 metrů. V každé ze čtyř stříbřitých staveb se skrývá zrcadlový dalekohled o průměru 8,2 m. Další čtyři dalekohledy o průměru 1,8 m jsou v malých kulových kopulích a mohou se pohybovat po bílých drahách do různých míst. Tyto stroje mohou být v různých kombinacích propojeny do interferometrické sestavy prostřednictvím podzemní optické laboratoře. Doposud se podařilo propojit naráz do společného výstupu tři ze čtyř teleskopů pomocí aparatury AMBER. Pokud bychom chtěli výsledný obraz stejného rozlišení pořídit jen jedním přístrojem, musel by takový teleskop mít průměr 130 až 200 m. Snímek observatoře byl pořízen v červenci roku 2010. Zdroj: ESO.

Princip interferometrické sestavy AMBER. Světlo z ohnisek jednotlivých teleskopů je přivedeno ohebnými filtrujícími světlovody z levé strany do kolimátorů. Před vstupem do interferometru jsou světelné svazky rozděleny a následně jsou spektrografem detekovány jak původní nesložené obrazy, tak jejich interferenční kompozice. Výsledný spektrogram je zobrazen vpravo. Zdroj: Astronomy & Astrophysics.

AMBER (Astronomical Multi-Beam Recombiner) je systém pracující v ohnisku VLTI (Very Large Telescope Interferometer) v blízké infračervené oblasti, v pásmech J, H a K (1,0 až 2,4 μm). Zařízení je navrženo pro skládání dvou nebo tří optických svazků. Úhlové rozlišení je dáno vzdáleností snímacích dalekohledů sestavy. AMBER může teoreticky poskytnout rozlišení v intervalu 2 až 50 tisícin úhlové vteřiny při propojení velkých osmimetrových dalekohledů. Je-li do sestavy zapojen některý ze čtyř menších dalekohledů o průměru 1,8 m, které ale mohou měnit svá stanoviště, může tato sestava pracovat v rozlišení 2 až 140 tisícin obloukové vteřiny. Systém byl uveden do provozu poprvé v roce 2005 a od té doby je neustále testován a vylepšován. První vědecky použitelné výsledky byly publikovány na podzim roku 2010. Z interferogramů byl rekonstruován obraz prachoplynného disku kolem mladé hvězdy HD 163296.

Prachoplynný disk okolo hvězdy HD 163296. Levý obrázek je rekonstrukcí ze dvou pásem IR spektra, v oblasti H a K. Zelená elipsa ohraničuje nově objevenou oblast prachového disku. Bílý obrys je měřítkem oběžné dráhy Země, pokud by bylo Slunce umístěno v poloze centrální hvězdy. Zřetelná je prostorová orientace prachoplynného disku. Na pravém obrázku s popisem je vložen model celého systému prachových oblastí obklopující hvězdu, který byl na základě pozorování vytvořen. Rozlišení výsledného obrazu je řádově v tisícinách úhlové vteřiny, cca 0,004÷0,005″. Zdroj: Université Josef Fourier. Popis rekonstrukce obrazu naleznete v Astronomy & Astrophysics.

Hvězda HD 62623 je veleobr na konci svého hvězdného života. Podobný jako například hvězda Deneb v souhvězdí Labutě. Je to extrémně svítivý objekt, který by měl mít, díky intenzivnímu hvězdnému větru odcházejícímu do prostoru, blízké okolí vymetené od všeho, co s hvězdou bezprostředně nesouvisí. Na snímcích rekonstruovaných z interferogramů je však zřetelný prachoplynný disk obklopující centrální hvězdu. U tohoto objektu byly navíc kombinací prostorových a pohybových měření zjištěny také kinematické údaje. Bylo to provedeno kalibrační metodou známou z rádiové astronomie. Na jejich základě byl vytvořen pohybový model soustavy. Hvězda HD 62623 je obklopena hustým oblakem prachového plazmatického materiálu, který kolem ní rotuje. Rotace tohoto oblaku je téměř keplerovská a disk se nerozpíná do prostoru. Vysvětlení by mohlo být v těsném průvodci, který pluje kolem obří hvězdy v plazmatickém oblaku a udržuje tím jeho rotaci. Průvodce by mohl mít hmotnost srovnatelnou s hmotností Slunce. Na přímou detekci těsného průvodce sice zatím AMBER nestačí, snad by se mohla neviditelná hvězda projevit pravidelně rotující zhuštěninou nebo dutinou v plazmatickém disku. Zatím však získaná data a jejich rekonstrukce do výsledného obrazu tuto informaci nenabízejí. Nicméně i tak je metoda obřích dalekohledů spojených do jednoho o několik řádů většího imaginárního systému úspěšným posunem možností astronomické techniky.

Obraz rekonstruovaný z interferogramů hvězdy HD 62623 a evidence rychlostního pole v plazmatickém disku. Levý obrázek je záznamem napozorovaných dat, vpravo je vyhlazený model celé soustavy. Rozlišení získaných obrazů odpovídá teoreticky jednomu přístroji o průměru 130 m. Interpretace interferogramů do třírozměrných obrazů je oproti dosavadním astronomickým metodám získávání obrazů v tomto případě cca 15× podrobnější. Do budoucna to umožňuje přímé studování výtrysků z mladých hvězd a podobné detailní snímkování komplikovaných hvězdných soustav. Zdroj: Max-Planck-Gesellschaft.

Animace týdne: Evropská jižní observatoř na Cerro Paranal

Evropská jižní observatoř na hoře Cerro Paranal v chilské poušti Atacama. V animaci je přehled veškeré přístrojové techniky od sestavy dalekohledů VLT čítající čtyři dalekohledy o průměru 8,2 m až po čtveřici pohyblivých 1,8m dalekohledů. Tyto přístroje se mohou kombinovat do virtuálního interferometrického systému VLTI, který je ekvivalentní jedinému stroji o průměru 130 až 200 m. Jsou zde představeny také přehlídkové dalekohledy VST a VISTA a mnoho další techniky včetně navádění teleskopů pomocí laseru a snímky hvězdných klenotů do rodinného alba těmito dalekohledy pořízené. Vše je podmalováno reklamně bombastickou muzikou, kterou je snad lépe nechat skrytu v tichu vypnutých reproduktorů. Zdroj: ESO, 2009. (avi/divx, 52 MB)

Odkazy