Novinky

Na čem pracujeme: Vzhled rázové vlny hvězdy při průletu kolem centra Galaxie

Centrum naší Galaxie je nesmírně zajímavou oblastí, v níž astronomové sledují nejrůznější projevy fyzikálních procesů jako ve vzdálené laboratoři. Některá pozorování pak přesvědčivě ukazují objekty s obálkou deformovanou do kometárního tvaru způsobeným pohybem objektu v pozaďovém materiálu nacházejícím se v okolí centra Galaxie. Michal Zajaček vedl mezinárodní tým astrofyziků, kteří takové situace modelovali. Práce úzce navazuje na pozorování oblaku G2, který se v loňském roce prosmýkl kolem centra Galaxie, jehož podstata není stále zcela zřejmá. Model publikovaný M. Zajačkem umožňuje na základě chování útvaru po průletu omezit myslitelné modely tohoto objektu a nejen to.

V oblasti galaktického centra nalezneme velké množství mladých hvězd (s věkem desítek až stovek milionů let), jež obíhají kompaktní zdroj rádiového záření spojovaný s černou veledírou o hmotnosti kolem čtyř milionů sluncí, jejíž výskyt se v samotném centru Galaxie očekává. U mnohých z těchto hvězd jsou dobře patrné vlastní pohyby, neboť oběžné doby těch nejbližších činí řádově desítky let. Je tedy zřejmé, že se okolo centra Galaxie pohybují velkými rychlostmi, dokonce rychlostmi lokálně nadzvukovými. Z toho vyplývá, že pokud je taková hvězda obklopena expandující obálkou (například oblastí vlastního hvězdného větru), tato obálka dynamicky interaguje s pozaďovým materiálem v okolí černé veledíry. V důsledku nadzvukového pohybu je tento materiál strháván proti směru pohybu a na návětrné straně se formuje čelní rázová vlna. Rázovou vlnu vznikající z podobných důvodů pozorujeme například vždy, když se po hladině rybníka řítí rychlý člun nebo když stíhačka letí nadzvukovou rychlostí. V kosmickém prostředí je vznik rázových vln velmi častým jevem. Pozorujeme je na různých škálách, od magnetosfér planetárních soustav přes okolohvězdné prostředí (nejznámějším příkadem je α Orionis Betelgeuze) až po intergalaktický prostor v kupách galaxií (kupa Bullet v souhvězdí Kýlu).

M. Zajaček a jeho kolegové detailně vyšetřovali tuto situaci, která je v oblasti centra Galaxie běžná, (např. rentgenové zdroje X3 a X7 mají kometární tvar odpovídající jejich interakci s okolním prostředím v blízkosti Sgr A*). Jejich cílem bylo zkonstruovat model vlivu izotropního proudění (tedy proudění, jež je ve všech směrech stejné) od centra Galaxie na vlastnosti rázové vlny obklopující hvězdu s expandující obálkou. Zaměřili se především na rozdíl vzhledu deformované obálky v období před průletem pericentrem dráhy a po tomto průletu. Hledali sice obecný model, ale se zjevnou motivací vysvětlit podstatu podivného oblaku s označením G2. Tento oblak, objevený v roce 2010, proletěl kolem centra Galaxie v roce 2014 a jeho podstata není stále zcela zřejmá. Zdá se však, že jde nejspíš o mladou hvězdu typu T Tauri obklopenou prachovou obálkou. Mnoho hvězd v centrální oblasti Galaxie ukazuje "kometární" tvar, tedy v souladu s předpokladem vzniku rázové vlny, navíc vykazují přebytek záření v infračerveném oboru, což svědčí o přítomnosti prachu v této obálce.

Autoři práce tedy sestavili semianalytický model popisující chování rázové vlny objektu při pohybu v izotropním proudění od středu Galaxie a vyšetřovali její vlastnosti v závislosti na parametrech prostředí. Model umožňuje vyšetřovat různé situace, jež mohou v systému centrum Galaxie – hvězda s obálkou nastat a ukazuje, jak se bude lišit vzhled rázové vlny a další vlastnosti hvězdné obálky (množství emise záření, rychlostní profily obálky a s tím související dopplerovský profil z obálky pocházejících spektrálních čar). Autoři si všímají zejména značné asymetrie mezi fází příletu hvězdy k pericentru a odletové části, jež je způsobena trvalým prouděním materiálu od středu.

Je zřejmé, že požadavek na striktně izotropní proudění od středu Galaxie je v realitě téměř jistě narušován. Hlavní výhodou zjednodušeného modelu je však rychlý výpočet vlastností prouděním deformované obálky pro různé konfigurace systému, což přináší možnost porovnat teoretický výpočet s pozorováním a tím získat realistické odhady parametrů systému i pozaďové látky. Zdá se, že právě ostře sledovaný průlet oblaku G2 pericentrem své dráhy by mohl být ideálním případem pro testovaní modelu M. Zajačka. V tom je hlavní síla představované práce. Budoucí pozorování tedy snad umožní odhalit podstatu objektu G2 a třeba i charakter proudění materiálu v centrální oblasti Galaxie.

Michal Švanda

Citace práce

Zajaček, M., Eckart, A., Karas, V. a kol., Effect of an isotropic outflow from the Galactic Centre on the bow-shock evolution along the orbit, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 455 (2016) 1257-1274, preprint arXiv:1510.02285

Kontakt: RNDr. Michal Zajaček, zajacek@ph1.uni-koeln.de, prof. RNDr. Vladimír Karas, DrSc., vladimir.karas@cuni.cz