logo ČAS

Česká astronomická společnost

Registrace k odběru novinek
Domů ČAS Články Akce Obloha Download Rady Media Kontakt

Snímek dne
Hmotná obálka z hvězdy G79 29 0 46
ČAM Leden 2015
Česká astrofotografie měsíce
Kometa C/2014 Q2 Lovejoy
Peter Aniol, Miloslav Druckmüller
Kometa C/2014 Q2 Lovejoy Foto: Peter Aniol, Miloslav Druckmüller
Slunce a Měsíc
Slunce fáze Měsíce
Výzkumy v AsÚ AV ČR (28): Hvězdný vítr v dvojhvězdě s kompaktní složkou 2015.01.23 06:00

(Popis obrázku v článku) Foto: AsÚ AV ČRVzájemná interakce mezi hvězdami v těsných dvojhvězdách je jedním z důležitých fyzikálních jevů, jež zásadně ovlivňují jejich vývoj. Hmotnější hvězda se vyvíjí rychleji, takže jako první přejde do stádia rudého obra, odvrhne vnější obálky a přemění se v kompaktní objekt – bílého trpaslíka, neutronovou hvězdu nebo černou díru, to v závislosti na počáteční hmotnosti. A zatímco tato hvězda svůj vývoj dokonala, z hvězdy druhé, pomaleji se vyvíjející, může přetékat látka na kompaktní složku. K tomu obvykle dochází, vyplní-li vývojově mladší hvězda svůj Rocheův lalok. Je-li však horká a uniká z ní hvězdný vítr, je tento strháván kompaktním průvodcem a hvězda ani nemusí vyplňovat Rocheův lalok. A právě taková konfigurace zajímala Jana Čechuru a Petra Hadravu z AsÚ.

Hmota přitékající na kompaktní složku je strhávána do akrečního disku. Při tomto pádu v gravitačním poli se uvolňuje potenciální energie materiálu, materiál disku se prudce ohřívá a stává se zdrojem rentgenového záření. Obzvláště zajímavými systémy jsou pak interagující dvojhvězdy s hvězdami o velké hmotnosti. V tom případě obíhá kompaktní objekt, zde neutronová hvězda nebo černá díra, hmotnou hvězdu raného spektrálního typu, typicky nadobra O nebo B. Takové hmotné hvězdy jsou známy vysokou intenzitou hvězdného větru, v řádu několika miliontin hmotnosti Slunce za rok. Vítr je hnaný absorpcí a rozptylem záření horké hvězdy ve spektrálních čarách, kdy fotony předávají látce moment hybnosti a urychlují ji až na 1500 km/s. Charakter hvězdného větru primáru je silně ovlivněn působením nejen gravitace sekundáru, ale i rentgenovým zářením z jeho okolí, které mění jeho ionizační stav. Analytické a semiempirické modely však takovou situaci postihují nepřesně.

Jan Čechura a Petr Hadrava z AsÚ využili ke studiu takového systému nově vyvinutý počítačový program vlastní provenience, který umožňuje současné řešení hydrodynamických rovnic a zjednodušeného modelu interakce záření s látkou. Protože jsou všechny komponenty kódu pod uživatelovou kontrolou, je možné vypínat a zapínat jednotlivé části fyzikálního modelu dvojhvězdy a separátně studovat jejich vliv na výsledek.

Program použili pro studium systému Cygnus X-1, vůbec prvního kandidáta na černou díru hvězdné hmotnosti, objeveného v roce 1964. Systém se skládá z černé díry obíhající hmotného nadobra spektrální třídy O9.7. Některé fundamentální parametry systému zůstávají i přes desítky let trvající výzkum stále poněkud nejisté, například hmotnosti obou složek jsou známy s velkými nepřesnostmi. J. Čechura z dovoleného rozmezí zvolil primár s hmotností 24násobku a černou díru 16násobku hmotnosti Slunce. Efekty nejrůznějších fyzikálních procesů byly studovány nejprve ve dvou rozměrech v souřadnicovém systému fixovaném na oběžnou rovinu obou složek a sledujícím jejich vzájemný pohyb; dvojrozměrné přiblížení je méně náročné na výpočetní výkon a umožnilo tedy operativnější průzkum možných efektů. Získané závěry pak byly prověřeny i v plně trojrozměrné simulaci.

Simulace přesvědčivě ukazují zachycování materiálu v potenciálové jámě sekundáru a vznik akrečního disku. Velikost disku silně závisí na množství tohoto materiálu a klesá s rostoucí rychlostí větru proudícího kolem sekundáru. Vzhledem k tomu, že je rychlost tohoto větru lokálně nadzvuková, před sekundárem obklopeným diskem se formuje čelní rázová vlna, jež odklání hustý materiál za sekundár a utváří obálku ve tvaru protaženého ohonu. Obtékání ovlivňuje také Coriolisova síla vyplývající ze vzájemného oběhu obou složek, což má na tvar disku také vliv.

Vzhledem k absolutní kontrole nad parametry modelu bylo také možné vyšetřit vliv nejistot ve stanovení fundamentálních parametrů systému. Ukazuje se, že na výslednou podobu větru má nejistota v určení hmotnosti sekundáru relativně malý vliv. Naproti tomu započtení druhotné ionizace plynu rentgenovým zářením vynikajícím ve vnitřních částech disku má vliv obrovský. Mluvíme o tzv. rentgenové zpětné vazbě, kdy změna rychlosti akrece vyvolává změnu rentgenového toku, který ovlivňuje ionizaci hvězdného větru, tím mění účinnost jeho urychlování zářením nadobra a zpětně tak ovlivňuje rychlost akrece.

Výsledky poukazují na důležitost započtení vlivu rentgenového záření od sekundáru na charakter hvězdného větru primáru. Rentgenové záření prostřednictvím ionizace nalétající materiál zpomaluje a tak umožňuje zachycení většího množství. Na druhou stranu, pokud ionizační oblast dosahuje až k povrchu primáru, zabraňuje větru dosáhnout únikové rychlosti a efektivně tak dokáže odstřihnout akreci od zdroje materiálu. Oscilace mezi těmito dvěma stavy mohou řídit výsledný tok rentgenového záření a vysvětlit tak proměnnost záření takových dvojhvězd jak v rentgenovém tak v optickém oboru. Autoři dále poukazují na nesmírnou hrubost analytických a semiempirických přístupů v popisu takovýchto systémů. Tvorba shluků nebo vznik hydrodynamických nestabilit nejsou těmito jednoduchými modely vůbec popsány a jejich použitím je tedy možné dojít k nesprávným výsledkům.


Popiska obrázku: Rozložení hustoty, rychlosti a tzv. ionizačního parametru hvězdného větru v oběžné rovině dvojhvězdy při nízkém (nahoře) a vysokém (dole) stavu rentgenovského záření. Černá díra se nachází v bodě o souřadnicích (1,0), střed nadobra v bodě (0,0)


Reference: Čechura, J. & Hadrava, P., Stellar wind in state transitions of high-mass X-ray binaries, Astronomy&Astrophysics in press, arXiv:1412.3924

Kontakt: Mgr. Jan Čechura, Ph.D., cechura@astro.cas.cz

Převzato z webu Astronomického ústavu AV ČR.

  Švanda Michal   Zobrazeno: 2056x   Tisk
Bolid a meteorit s rodokmenem 9. 12. 2014
Žereme vesmír@Hvězdárna a Planetárium Brno

Slovníček pojmů
Složky a projekty ČAS

Zvířetníkové světlo, Venuše a Mars: To vše je nám nyní dostupné po setmění. Stačí jen jasná průzračná obloha a pokud možno tmavý výhled k západu, protože kvůli světlu z měst prostě toto slabé světlo jen tak neuvidíme. Jasnou Venuši si ale můžeme vychutnat poměrně vysoko na jihozápadě ještě za světla. Kousek nad ní je slabší Mars. Fotil Vilém Heblík na Pardubicku.
02.17 21:22 Astro M. Gembec

Detail jádra komety: Rosetta se prosmýkla jen asi 6 km od jádra komety 67P a pořídila zajímavé detailní záběry. Něco už je k vidění na webu ESA. Zdroj.
02.16 21:06 Astro M. Gembec

Hlubinami vesmíru s Dr. Adélou Kawka: Nově v archivu TV Noe
02.11 12:14 Astro J. Suchánek

Hlubinami vesmíru s Doc. Miloslavem Zejdou, o dvojhvězdách 1. díl: Premiéra v sobotu 7. února ve 20 hod. na TV Noe. Bližší info včetně repríz
02.05 12:40 Nezařazeno M. Gembec

VISTA – pohled skrz Mléčnou dráhu:

Nový infračervený snímek mlhoviny Trifid odhaluje vzdálené proměnné hvězdy.

Zdroj: ESO

02.05 10:35 Astro M. Gembec

Archiv novinek
Astro.cz v cizím jazyce