Novinky

Na čem pracujeme: Dvojhvězdnost horké eruptivní hvězdy

Jedním z vedlejších objevů družicových hledačů exoplanet bylo odhalení velmi mohutných erupcí u hvězd podobných Slunci. A vlastně i u hvězd mnohem teplejších než je Slunce, u nichž se takové jevy neočekávaly. Olga Maryeva z ASU stála v čele týmu, který se věnoval monitoringu hvězdy HD 36030 s cílem odhalit původ u ní pozorovaných erupcí.

Vysokokadenční fotometrie prováděná družicovými hledači exoplanet, jako byla např. družice Kepler, v současnosti je družice TESS a v blízké budoucnosti bude PLATO, se ukázala velmi efektivním nástrojem pro objevování náhlých krátce trvajících zjasnění u hvězd slunečního typu. Ne že by nikdo nečekal, že hvězdy podobné Slunci nebudou mít podobné erupce, jaké registrujeme na Slunci již po desetiletí. Avšak výskyt záblesků, které o mnoho řádů předčily ty nejsilnější erupce na Slunci, byl velkým překvapením. Vžil se pro ně termín „supererupce“. Dalším překvapením pak bylo zjištění, že tyto erupce je možné pozorovat nejen u hvězd slunečního typu, ale také u hvězd výrazně teplejších. A zde nastává problém: zatímco chladné hvězdy vlastní mohutné podpovrchové konvektivní zóny, v nichž se turbulencí generují silná lokalizovaná magnetická pole, která jsou s erupcemi spojována, horké hvězdy takové konvektivní zóny nemají. Naopak, jejich podpovrchové vrstvy jsou až překvapivě stabilní, takže o procesu dynama zde nemůže být řeč. Některé modely sice připouštějí existenci tenkých povrchových konvektivních slupiček u hvězd spektrálního typu A, i tak byly zaznamenány erupce u ještě teplejších hvězd, u spektrálních typů B. Zde už možný mechanismus není jasný vůbec.

Jednou z těchto velmi horkých hvězd je i HD 36030 patřící do spektrální třídy B. B hvězdy mají velmi velký rozsah povrchových teplot od 11 000 po 25 000 K a hmotností od 3,5 hmotností Slunce po 50násobek hmotnosti Slunce. Tyto hvězdy často pulsují, bývají zdroji intenzivního hvězdného větru a některé jsou zřejmě obklopeny plynnými disky. Hvězda HD 36030, která se nachází v souhvězdí Orionu, je součástí galaktické otevřené hvězdokupy ASCC 21 a nalezneme ji ve vzdálenosti asi 350 pc. Byla to právě Olga Maryeva ze Stelárního oddělení ASU, která u této hvězdy jako první identifikovala přítomnost erupce. A přestože byla tato hvězda známa i jako rentgenový zdroj, žádná studie se jí až doposud systematicky nevěnovala. To se změnilo v roce 2021, kdy se na hvězdu opakovaně zaměřil Perkův 2m dalekohled ASU v Ondřejově. Cílem pozorovací kampaně bylo jednak s využitím vysokodisperzní spektroskopie hvězdu lépe charakterizovat a pak ověřit, zda jde o hvězdu osamocenou. V průběhu podzimu 2021 a jara 2022 bylo v Ondřejově pořízeno celkově 11 spekter této hvězdy exponovaných s expoziční dobou téměř 1,5 hodiny. Pořízená spektra byla zpracována standardními metodami.

Již první pohled na exponovaná spektra ukázal, že musí jít o hvězdu teplejší než spektrálního typu A a současně se nejedná o hvězdu obří. Z toho a dalších úvah vyplynulo, že hvězda HD 36030 je hvězdou typu B9 na hlavní posloupnosti. Spektrální čáry ovšem zjevně vykazovaly posun ve vlnové délce z noci na noc. Autoři tedy změřili pro každé spektrum radiální rychlosti, z nichž bylo zjevně patrné, že HD 36030 je dvojhvězdným systémem. Čáry sekundární komponenty se jim ovšem odhalit nepodařilo.

S pomocí numerického modelu atmosféry autoři odhalili, že u HD 36030 se jistě nenachází žádná povrchová konvektivní vrstva. Další doplňková pozorování byla vzata z datového archívu fotometrické družice TESS již zmíněné výše. Studovaná hvězda byla pozorována již ve dvou sektorech a to mezi 11. prosincem 2018 a 7. lednem 2019 a poté mezi 19. listopadem a 17. prosincem 2020. V těchto obdobích byly u hvězdy zachyceny hned dvě významné erupce, z čehož jedna byla známa již dříve a druhá byla nově objevena. Odhadnuté energie přesahují hodnotu 6× 10²⁸ J, což je přinejmenším tisíckrát více, než je energie těch nejmohutnějších erupcí na Slunci.

Krátkodobé fotometrické série neodhalily náznaky existence povrchových magnetických polí ani přítomnost souputníka. Proto autoři využili ještě dvou pozemních dalekohledů, jednoho na Kanárských ostrovech (pozorování dalekohledem operovaným Fyzikálním ústavem AV ČR s příspěvkem od ASU pokrývala rok 2022 a jaro 2023) a jednoho v Rusku (s archívem sahajícím až do roku 2015), aby studovali dlouhodobou proměnnost této hvězdy. Ani zde nebyly nalezeny známky souputníka ani periodicky se opakujících podpisů povrchových magnetických polí.

Celkově to tedy vypadá, že HD 36030 je horkou hvězdou se substelárním průvodcem. Zřejmě jde o průvodce s malou hmotností obíhající po dráze s periodou kratší než 8 dní. Takový průvodce by snadno mohl generovat své vlastní magnetické pole, jež by mohlo interagovat s horkou komponentou a vytvářet tak v systému komplikovanou a rozsáhlou magnetosféru, v níž by se mohly zažehávat extrémní erupce. Dvojhvězdná interakce by tak přirozeně vysvětlila přítomnost erupcí u takto horké hvězdy.

Michal Švanda

Citace práce

O. Maryeva, P. Neméth, S. Karpov, Revealing the Binarity of HD 36030—One of the Hottest Flare Stars, Galaxies v tisku, preprint  arXiv:2304.14627

Kontakt: Dr. Olga V. Maryeva, CSc., olga.maryeva@asu.cas.cz