| |||
|
Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. | |||
|
Rentgenový záblesk bílého trpaslíka
Jakub Kast Novák
Tübingen není pouze jihozápadní město Německa, ve kterém byl „ve věži ze slonoviny“ izolován génius vysoce abstraktní lyriky Friedrich Hölderlin, ale i město s významnou univerzitou. A právě astrofyzikům z této instituce (v další spolupráci s Katalánskou polytechnickou univerzitou v Barceloně a Leibnizovým institutem pro astrofyziku v Postupimi) se povedlo poprvé pozorovat záblesk rentgenového záření u bílého trpaslíkaBílý trpaslík – jedna z možných závěrečných fází vývoje hvězd. Hvězda, ve které degenerovaný elektronový plyn vyvíjí gradient tlaku (způsobený Pauliho vylučovacím principem), který odolává gravitaci. Poloměr je 1 000 km až 30 000 km, hustota řádově 103 kg cm-3, maximální hmotnost 1,4 MS. Hmotnější bílí trpaslíci jsou nestabilní, explodují jako supernovy typu Ia. Tuto tzv. Chandrasekharovu mez odvodil Subrahmanyan Chandrasekhar v roce 1930. Objev prvního bílého trpaslíka: Již v roce 1834 Fridrich Bessel předpověděl průvodce Síria A z newtonovské teorie na základě vlnovkovité trajektorie hvězdy Sírius. Tento průvodce (Sírius B) byl objeven v optické dílně bratří Clarků roku 1862 (Alvan Clark – test objektivu průměru 45 cm). Sírius B je prvním známým bílým trpaslíkem. Byla na něm demonstrována správnost newtonovské teorie (vlnovkovitá trajektorie Síria A) i potvrzena OTR (červený posuv). Sírius B je enormně malý a hustý bílý trpaslík s průměrem 11 736 km, ρ = 3×103 kg cm−3. Povrchová teplota je 24 800 K, vzdálenost 8,6 l.y. a hmotnost 1,03 MS..
Kompozitní snímek rentgenového záblesku bílého trpaslíka YZ Reticuli pozorovaný sedmi kamerami přístroje eROSITA na palubě německo-ruské rentgenové observatoře SPEKTR-RG. Zdroj: MPI, Koenig et al.
|
Bílý trpaslík – jedna z možných závěrečných fází vývoje hvězd. Hvězda, ve které degenerovaný elektronový plyn vyvíjí gradient tlaku (způsobený Pauliho vylučovacím principem), který odolává gravitaci. Poloměr je 1 000 km až 30 000 km, hustota řádově 103 kg cm-3, maximální hmotnost 1,4 MS. Hmotnější bílí trpaslíci jsou nestabilní, explodují jako supernovy typu Ia. Tuto tzv. Chandrasekharovu mez odvodil Subrahmanyan Chandrasekhar v roce 1930. Objev prvního bílého trpaslíka: Již v roce 1834 Fridrich Bessel předpověděl průvodce Síria A z newtonovské teorie na základě vlnovkovité trajektorie hvězdy Sírius. Tento průvodce (Sírius B) byl objeven v optické dílně bratří Clarků roku 1862 (Alvan Clark – test objektivu průměru 45 cm). Sírius B je prvním známým bílým trpaslíkem. Byla na něm demonstrována správnost newtonovské teorie (vlnovkovitá trajektorie Síria A) i potvrzena OTR (červený posuv). Sírius B je enormně malý a hustý bílý trpaslík s průměrem 11 736 km, ρ = 3×103 kg cm−3. Povrchová teplota je 24 800 K, vzdálenost 8,6 l.y. a hmotnost 1,03 MS. Spektr-RG – rusko-německá vesmírná observatoř pro sledování vysokých energií. Písmena RG v názvu znamenají rentgenový a gama obor. Více než tunová observatoř startovala v roce 2019 a od té doby provádí pozorování z Lagrangeova bodu L2 soustavy Země-Slunce. Na přípravě sondy se podílely instituce NPO Lavočkin (Rusko) a Institut Maxe Plancka (Německo). Na palubě jsou dva rentgenové dalekohledy – německý eROSITA (0,3 až 10 keV) a ruský ART-XC (6 až 30 keV). Osud mise je po napadení Ukrajiny Ruskem více než nejasný. eROSITA – německý rentgenový dalekohled umístěný na palubě rusko-německé observatoře Spektr-RG, která od roku 2019 operuje v bodě L2 soustavy Země-Slunce. Přístroj má hmotnost 810 kg, sestává ze sedmi zrcadlových modulů se sedmi nezávislými kamerami. Moduly obsahují celkem 54 vnořených pozlacených zrcadel. Celkový průměr je 2,6 metru a použitelný rozsah 0,2 až 10 keV. Roskosmos – ruská kosmická agentura, dříve Ruská letecká a vesmírná agentura je vládní agentura zodpovědná za ruský vesmírný program a letecký výzkum. Ruská kosmická agentura byla založena v Sovětském svazu v druhé polovině padesátých let. Vyvinula první balistickou raketu, umělou družici Země, vyslala prvního kosmonauta na oběžnou dráhu, provedla první průzkum Měsíce, Venuše a Marsu. DLR – Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, německá národní vesmírná agentura. Jde o německé národní centrum pro letectví, vesmírné lety a dopravu založené v roce 1997. Roční rozpočet je přes jednu miliardu eur. Ředitelství je v Kolíně nad Rýnem. MPI – Max Planck Institute, největší síť vědeckých ústavů v Německu s pobočkami v mnoha velkých městech. Zahrnuje celkem 80 ústavů, jde o německou obdobu naší Akademie věd. |
Sice budu pravděpodobně opakovat něco, co už dávno víte, ale přece jen, slovy klasika, opakování matka moudrosti! Bílý trpaslíkBílý trpaslík – jedna z možných závěrečných fází vývoje hvězd. Hvězda, ve které degenerovaný elektronový plyn vyvíjí gradient tlaku (způsobený Pauliho vylučovacím principem), který odolává gravitaci. Poloměr je 1 000 km až 30 000 km, hustota řádově 103 kg cm-3, maximální hmotnost 1,4 MS. Hmotnější bílí trpaslíci jsou nestabilní, explodují jako supernovy typu Ia. Tuto tzv. Chandrasekharovu mez odvodil Subrahmanyan Chandrasekhar v roce 1930. Objev prvního bílého trpaslíka: Již v roce 1834 Fridrich Bessel předpověděl průvodce Síria A z newtonovské teorie na základě vlnovkovité trajektorie hvězdy Sírius. Tento průvodce (Sírius B) byl objeven v optické dílně bratří Clarků roku 1862 (Alvan Clark – test objektivu průměru 45 cm). Sírius B je prvním známým bílým trpaslíkem. Byla na něm demonstrována správnost newtonovské teorie (vlnovkovitá trajektorie Síria A) i potvrzena OTR (červený posuv). Sírius B je enormně malý a hustý bílý trpaslík s průměrem 11 736 km, ρ = 3×103 kg cm−3. Povrchová teplota je 24 800 K, vzdálenost 8,6 l.y. a hmotnost 1,03 MS. je závěrečnou fází hvězd průměrné a podprůměrné hmotnosti (takže i naše SlunceSlunce – 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. se podle současných znalostí jednou stane bílým trpaslíkem), přičemž nemá žádný vlastní zdroj energie – vyzařuje energii nashromážděnou během aktivity v předchozí fázi hvězdného vývoje. Gravitačnímu působení vzdoruje díky degenerovanému elektronovému plynu, který se projevuje tlakem způsobeným kvantovými procesy (Pauliho vylučovacím principemPauliho vylučovací princip – „Dva fermiony nemohou být nikdy ve stejném kvantovém stavu“. Právě proto různé elektrony v atomárním obalu zaujímají různé kvantové stavy a tím vytvářejí různorodé chování chemických prvků. ). Tolik k popisnému schématu. Nyní pár slov k teorii pozorovaného. NovaNova – hvězda malé svítivosti, která prudce zvýší jas během několika hodin či dnů až o 4 řády. Důvodem je překotná termonukleární reakce na povrchu způsobená materiálem bohatým na vodík, který přetéká z průvodce. Svítivost v průběhu několika měsíců klesá na původní hodnotu. Zbytky odhozené obálky se nazývají planetární mlhoviny. Po explozi novy zůstává na původním místě podstatná část hvězdy. Rekurentní novou nazýváme hvězdu, jejíž záblesky se nepravidelně opakují v průběhu řádově desítek let. je astronomická událost přechodného typu, při které pozorujeme výrazné zjasnění hvězdy, která se nám jeví jako nová, ale nejedná se o zrod hvězdy (tudíž nová není) a netrvá nikterak dlouho (maximálně týdny až měsíce). A právě bílý trpaslík se může na krátkou dobu takovou novou stát. Abych citoval z článku, který tübingenský tým a spol. vydal: „Novy tohoto typu vznikají v důsledku termonukleárního hoření v obalech akreujících bílých trpaslíků bohatých na vodík, které vede k rychlému rozpínání obalu a vyvržení většiny hmoty. Teorie předpovídá existenci fáze ‚ohnivé koule', která přímo navazuje na probíhající fúzi a která by měla být pozorovatelná jako krátký, jasný a měkký rentgenový záblesk…“. Můžeme to tedy chápat jako jakési „hvězdné zmrtvýchvstání“, samozřejmě řečeno s poetickou nadsázkou.
Umělecká představa bílého trpaslíka. Zdroj: Daily Motion.
Jak sami autoři studie přiznávají, jejich pozorování je do velké míry shodou šťastných okolností. Tento typ exploze trvá jen pár hodin, de facto je nepředpověditelný, tak musí být pozorovací technika náhodou v přesný čas namířena na přesné místo. Spektrum emitovaného rentgenového záření je velmi měkké (takové spektrum je velmi snadno pohlcováno mezihvězdným prostředím, takže při pozorování jsme výrazně limitováni vzdáleností objektu). Nicméně i když jako teoretik mám raději objevy odhalující něco nového v přírodě a toto pozorování je něčím, co jen potvrzuje teoreticky známý proces, tak musím pokorně před experimentální fyzikou přiznat, že tahle nejistota objevu známého je něco, co by mi dokázalo postupně sedřít kůži z těla, takže před experimentátory milerád sejmu a pozřu vlastní klobouk. Ovšem opět s lehkou poetickou nadsázkou.
Mapa oblohy v rentgenovém oboru (0,3 až 2,3 keV) pořízená
přístrojem eROSITA.
Snímek s popisem. Zdroj:
eROSITA, Spektr-RG, MPE, IKI.
Přístroj, kterým bylo pozorování učiněno, se jmenuje eROSITAeROSITA – německý rentgenový dalekohled umístěný na palubě rusko-německé observatoře Spektr-RG, která od roku 2019 operuje v bodě L2 soustavy Země-Slunce. Přístroj má hmotnost 810 kg, sestává ze sedmi zrcadlových modulů se sedmi nezávislými kamerami. Moduly obsahují celkem 54 vnořených pozlacených zrcadel. Celkový průměr je 2,6 metru a použitelný rozsah 0,2 až 10 keV. a jedná se o rentgenový teleskop vyrobený Institutem Maxe PlanckaMPI – Max Planck Institute, největší síť vědeckých ústavů v Německu s pobočkami v mnoha velkých městech. Zahrnuje celkem 80 ústavů, jde o německou obdobu naší Akademie věd., který je součástí německo-ruské observatoře Spektr-RGSpektr-RG – rusko-německá vesmírná observatoř pro sledování vysokých energií. Písmena RG v názvu znamenají rentgenový a gama obor. Více než tunová observatoř startovala v roce 2019 a od té doby provádí pozorování z Lagrangeova bodu L2 soustavy Země-Slunce. Na přípravě sondy se podílely instituce NPO Lavočkin (Rusko) a Institut Maxe Plancka (Německo). Na palubě jsou dva rentgenové dalekohledy – německý eROSITA (0,3 až 10 keV) a ruský ART-XC (6 až 30 keV). Osud mise je po napadení Ukrajiny Ruskem více než nejasný., byl vypuštěn roku 2019 a nyní kvůli špatným německo-ruským vztahům způsobených ruskou agresí vůči Ukrajině nesbírá data (pozorování rentgenové exploze bylo učiněno během celooblohového průzkumu od 26. června 2020 do 15. prosince 2020). Takže zatím díky eROSITO za tento výsledek, tvá další činnost je doslova ve hvězdách.
Rentgenový dalekohled eROSITA. Zdroj: MPI.
Odkazy
