Novinky

Na čem pracujeme: Dlouhodobá aktivita hvězdy X Serpentis po výbuchu novy

Výbuch novy je jednou z velmi výrazných událostí, které ovlivňují život některých hvězd. Nejde však o jev katastrofický, nova je povrchovou explozí. Vojtěch Šimon z ASU v archivních datech studoval vývoj hvězdy X Serpentis, která vybuchla jako nova v roce 1903, a popsal její jasové změny v kontextu dvojhvězdného vývoje.

Novy patří mezi tzv. kataklyzmické proměnné hvězdy. Kataklyzmické hvězdy jsou dvojhvězdami, u nichž je jednou ze složek kompaktní bílý trpaslík, na něhož z druhé blízké složky přetéká hmota. Podle charakteru kompaktní složky dopadá hmota na bílého trpaslíka buď téměř přímo podél smyček magnetického pole (mluvíme pak o polarech), nebo vytváří kolem trpaslíka akreční disk. Látka dotovaná méně vyvinutou složkou se při akreci velmi zahřívá a je zdrojem záření na různých vlnových délkách. Podle toho, jak moc látka přitéká a jak ovlivňuje fyzikální vlastnosti materiálu v bezprostředním okolí kompaktní složky, se mění také množství záření touto látkou vytvářené a tak i zdánlivá jasnost systému. Přitékající látka se hromadí na povrchu bílého trpaslíka a vytváří jeho stále se zvětšující obálku.

Pokud hmotnost obálky překročí kritickou hranici, její hustota a teplota stoupnou natolik, že se rozhoří celá řada termonukleárních reakcí, z nichž některé probíhají velmi překotně. Hvězda prudce zvýší svoji jasnost a astronomové na obloze pozorují „novou hvězdu“ – novu. Ta vyhasíná po několik desítek dnů a po pár měsících se vrací do původního stavu. Během prudké fáze reakcí je obvykle do okolního prostoru odvržena velká část nastřádané obálky. Výbuch novy je tedy převážně povrchovou záležitostí, kterou bílý trpaslík ve většině případů přežije, načež se obnoví předchozí stav s přítokem hmoty od dárcovské složky a jev se může zopakovat. Doba opakování výbuchů nov se u jednotlivých hvězd mění od desítek roků po intervaly, které přesahují miliony roků.

To je i případ hvězdy X Serpentis, která jako klasická nova explodovala v roce 1903. Od té doby byla její jasnost průběžně sledována několika přístroji a projekty. Vojtěch Šimon z ASU sestavil z těchto dílčích zdrojů celkovou přehledovou světelnou křivku této hvězdy a věnoval se studiu světelných změn. K dispozici měl jednak digitalizované fotografické desky z harvardské observatoře, dále pak databázi amerických amatérských pozorovatelů proměnných hvězd a snímky z přehlídky z Cataliny. Jednotlivé archívy byly pořizovány v různých fotometrických oborech, proto bylo nutné tyto řady pečlivě sesadit na sebe.

Z celkové světelné křivky pokrývající více než jedno století je dobře patrné, že od historického zjasnění v klasické nově nastala téměř desítka epizodických zjasnění. Jakmile V. Šimon přes sebe překreslil světelné křivky těch zjasnění, která byla dobře pokryta pozorovacími daty, zjistil, že jsou si průběhem velmi podobná s typickou dobou poklesu do původního stavu kolem 40 dní. Zjasnění jsou však v čase rozložena ne zcela pravidelně, byť histogram délek „klidové fáze“ mezi zjasněními ukazuje samotný vrcholek kolem 350 dnů. Jeho šířka je však velká a rozsah je mezi přibližně 200 a 1200 dny. Autor však trefně poznamenává, že odchylka k delším hodnotám může být důsledkem nerovnoměrného pokrytí studovaného intervalu pozorováními a tedy že se mohlo snadno stát, že některá zjasnění pozorovatelům prostě unikla. Svým charakterem jednotlivá zjasnění připomínají zjasnění jiných trpasličích nov, kdy dochází ke změnám viskozity akrečního disku, což vede k epizodickému nárůstu průtoku hmoty diskem a tudíž prudkému zvýšení jeho svítivosti. Protože přítok hmoty od sekundární složky je slabší než zvýšený průtok diskem, teplota disku nakonec klesne pod kritickou hranici, viskozita opět naroste a vše se vrátí do původního „chladnějšího“ stavu. V astrofyzice kataklyzmických hvězd je pro trpasličí novy dobře známa souvislost mezi dobou oběhu obou složek a délkou poklesu zjasnění do původního stavu. V. Šimon ukazuje, že X Serpentis tuto relaci dodržuje velmi spolehlivě.

Celkově vykazuje dlouhodobá aktivita X Serpentis znaky několika typů kataklyzmických proměnných s podobnostmi k různým jiným proměnným hvězdám. Všechny údaje byly zatím zjištěny pouze z fotometrických sérií. Je zřejmé, že detailní spektroskopická data, pokud by zmapovala další zjasnění této hvězdy, by popisu systému přinesla další důležité informace.

Michal Švanda

Citace práce

Šimon, V., Complex long-term activity of the post-nova X Serpentis, Astronomy&Astrophysics 614 (2018) A141

Kontakt: RNDr. Vojtěch Šimon, Ph. D., simon@asu.cas.cz