Novinky

Na čem pracujeme: Odhalovaná tajemství hvězdy se závojem

Není mnoho typů hvězd, jež jsou obestřeny takovým množstvím tajemství jako B[e] hvězdy, tedy hvězdy spektrálního typu B s emisní obálkou. Nejenže ještě ani zdaleka není vysvětlen původ této obálky, ale u mnohých z B[e] hvězd mají astronomové velké problémy i jen rozumně omezit hodnoty fundamentálních parametrů, mezi ty obtížně stanovitelné patří zejména vzdálenost a věk. Hvězda s označením MWC 137 se stala cílem jedné podrobné spektroskopické studie, na níž se podílely i astronomky ze Stelárního oddělení AsÚ. 

MWC 137 (známá také jako V1380 Ori) je hvězdou nacházející se v souhvězdí Orionu je kousek od galaktického rovníku. Jde o hvězdu obklopenou mlhovinou viditelnou v optickém oboru, jejíž záření obsahuje silné Balmerovské čáry vodíku, ale také čáry jiných prvků, mezi nimi i zakázané čáry kyslíku, dusíku nebo síry. Je zajímavé, že vývojový stav této hvězdy je naprostou neznámou a to i přesto, že je k dispozici velké množství bohatého pozorovacího materiálu v nejrůznějších oblastech spektra. Astronomové tento objekt mají za cokoli mezi velmi mladou hvězdou před hlavní posloupností obklopenou zbytkem protohvězdné mlhoviny až po hvězdu ve fázi planetární mlhoviny, tedy po odhození vnějších obálek při tepelných pulsech. Objevila se dokonce v katalogu planetárních mlhovin sestaveném českými astronomy Perkem a Kohoutkem. A tak zatímco se většina astronomů shodne, že jde o hvězdu spektrální třídy pozdní O nebo ranné B, určení luminositní třídy je nejisté.

S tím souvisí i další velká neznámá, a tou je vzdálenost hvězdy, jejíž určení komplikuje především neznámá míra okolohvězdné extinkce. Různé pokusy v minulosti, využívající zejména záření pocházejí z mlhavé obálky, vedly k velkému rozptylu měřených vzdáleností – od 870 pc až 12,6 kpc.

Cestou k odhalení tajemství hvězdy MWC 137 je zevrubná analýza záření pocházejícího z okolohvězdného materiálu a jeho porovnání s předpověďmi vývojových modelů hvězd. Pro to se zdá vhodnou zejména analýza molekulárních čar oxidu uhelnatého se dvěma izotopy uhlíku ¹²C a ¹³C. Čáry této molekuly se formují na vnitřním okraji molekulárního disku, což z nich činí ideálním indikátorem pro určení jak vlastností disku (teploty, hustoty), tak jeho kinematických vlastností. Navíc, chemické složení molekulárního materiálu kolem hvězdy poskytuje důležité informace o vývojovém stádiu samotné hvězdy.

Takto postupoval rozsáhlý mezinárodní tým, v němž na předních pozicích figurovaly astronomky Michaela Kraus a Mary Oksala z AsÚ. První autorkou práce je Maria Muratore, Ph.D. studentka Michaely Kraus. Tým pořídil v letech 2011 a 2014 spektra s vysokým rozlišením s pomocí spektrografu GNIRS napájeném osmimetrovým dalekohledem Gemini Sever. Všechna pořízená spektra byla zpracována standardními metodami a připravena k analýze. Parametry okolohvězdného materiálu (teplota a hustota disku) byly stanoveny porovnáním měřených spekter se spektry syntetickými, vypočtenými programem M. Kraus. Materiál má tedy teplotu 1900±100 K, z čehož vyplývá, že emitující oblast nemá tvar disku dosahujícího až k fotosféře hvězdy, ale spíše odděleného disku, a sloupcovou hustotu (3±1)×10^-21 cm^-2. Podobně se podařilo stanovit poměr zastoupení obou izotopů uhlíku a to na hodnotu ¹²C/¹³C = 25±2. Takové izotopické složení vylučuje, aby se jednalo o objekt ve stádiu před hlavní posloupností.

Spektra pořízená s rozestupem tří let jsou prakticky identická až na sílu emisních čar Pfundovy série vodíku. Tento nárůst by mohl být v souladu s malým nárůstem intenzity hvězdného větru během těchto tří let. Na druhou stranu se tvar a intenzita emisních čar oxidu uhelnatého nezměnila, což poukazuje na jakousi stabilitu molekulového disku, jež je obvykle spojována s rovnovážnou („keplerovskou“) rotací disku.

Výzkumný tým poctivě vyhodnotil všechny možnosti vývojového stádia hvězdy MWC 137: mohla by být planetární mlhovinou (s odpovídající vzdáleností 1 kpc), hvězdnou na hlavní posloupnosti (tomu by odpovídala vzdálenost 1,3 kpc), nebo nadobrem v ranné fázi (vzdálenost takového objektu by musela být alespoň 6 kpc). Žádný z těchto scénářů není vyloučený, ovšem porovnáním s jinými hvězdami se zdá, že nejpravděpodobnějším je scénář nadobra. V tom případě by se MWC 137 právě nacházela v krátce trvajícím přerodu z nadobra B[e] do modrého nadobra s bipolární prstencovou mlhovinou.

Michal Švanda

Citace práce

Muratore, M. F., Krause, M. a kol, Evidence of the Evolved Nature of the B[e] Star MWC 137, Astronomical Journal 149 (2015) A13, ArXiv:1409.7550

Kontakt: Dr. Michaela Kraus, kraus@sunstel.asu.cas.cz