Rozpoznán nejstarší dvojník Slunce

Naše Slunce astronomové pozorují pomocí dalekohledu teprve 400 let, což je opravdu okamžik ve srovnání se čtyřmi miliardami let jeho věku. Zkoumat minulost a budoucí vývoj Slunce je opravdu obtížný úkol. Nyní však máme možnost si pomoci pozorováním vzácných hvězd, které jsou téměř stejné jako Slunce, ale probíhá u nich odlišná fáze života – mají různé stáří. Nedávno se astronomům podařilo identifikovat stálici, která je prakticky identickým dvojníkem Slunce, je však o 4 miliardy let starší – je to jako bychom zažívali paradox dvojčat [1].  

Vedoucí týmu a spoluautor nového článku Jorge Melendez (Universidade de São Paulo, Brazílie) vysvětluje: „Po desetiletí astronomové hledají hvězdy podobné Slunci, aby lépe pochopili život naší hvězdy. Od prvního úspěchu v roce 1997 se však takových hvězd podařilo najít jen velmi málo. Nedávno jsme pomocí dalekohledu VLT pořídili výjimečně kvalitní spektra těchto hvězd. Můžeme tak prozkoumat dvojníky Slunce s mimořádnou přesností a určit, v čem je naše Slunce výjimečné".

Členové týmu zkoumali dvojici stálic mimořádně podobných Slunci [2]. O jedné z nich, hvězdě 18 Scorpii, se předpokládalo, že je mladší než Slunce, druhá, HIP 102152, měla být naopak starší. K výzkumu astronomové použili spektrograf UVES připojený k dalekohledu ESO/VLT na observatoři Paranal v Chile. Pečlivé rozložení světla hvězd na základní složky umožňuje s vysokou přesností zjistit chemické složení, a také další vlastnosti.   

Podařilo se ukázat, že hvězda HIP 102152 v souhvězdí Kozoroha je dosud nejstarším známým dvojníkem Slunce. Její věk se odhaduje na 8,2 miliardy let, což je ve srovnání se Sluncem téměř devojnásobek (stáří Slunce je odhadováno na 4,6 miliardy let). Rovněž se potvrdilo, že 18 Scorpii je se stářím kolem 2,9 miliardy let mladší než Slunce.

Studiem staršího dvojníka Slunce – hvězdy HIP 102152 – mohou vědci odhalit, co se stane se Sluncem, až dospěje do této vývojové fáze. A jeden významný objev se jim podařil již nyní. „Jednou z důležitých otázek, na kterou jsme se chtěli zaměřit, bylo, zda je složení našeho Slunce typické,“ říká Melendez. „Přesněji, proč má Slunce tak neobvykle nízký obsah lithia?“  

Lithium je třetí prvek periodické tabulky a vznikal již při velkém třesku společně s vodíkem a héliem. Astronomové se však již léta zabývají otázkou, proč některé hvězdy mají zdánlivě vyšší obsah lithia, než jiné. A nedávným pozorováním hvězdy HIP 102152 učinili významný krok k vyřešení této záhady. Odhalili silnou korelaci mezi stářím hvězd slunečního typu a obsahem lithia. 

Naše Slunce dnes obsahuje jen 1 % lithia ve srovnání s hmotou, ze které se zformovalo. Pozorováním mladších slunečních dvojníků se podařilo potvrdit, že obsahují značně vyšší množství lithia, ale až dosud nebyli vědci schopni korelaci mezi věkem a obsahem lithia prokázat [3].

Hlavní autorka článku TalaWanda Monroe (Universidade de São Paulo) k tomu dodává: „Pozorovali jsme, že hvězda HIP 102152 obsahuje opravdu velmi málo lithia. Poprvé se tak podařilo jasně prokázat, že starší dvojníci našeho Slunce skutečně obsahují méně lithia než Slunce nebo ještě mladší podobné hvězdy. Nyní si můžeme být jisti tím, že tyto hvězdy nějakým způsobem během svého života likvidují lithium, a že současný obsah lithia ve Slunci je v tomto věku normální.“ [4]

Poslední zápletkou příběhu hvězdy HIP 102152 je její chemické složení, které je sice podobné Slunci, ale neobvyklé u ostatních hvězd tohoto typu. U obou stálic lze pozorovat deficit prvků, které se vyskytují v meteoritech či na planetách. Jedná se o jasnou známku toho, že kolem HIP 102152 by mohly obíhat kamenné exoplanety. [5]

Zdroj

Poznámky

[1] Paradox dvojčat je poměrně známým důsledkem obecné teorie relativity: jedno z identických dvojčat se vydá na cestu vesmírem a vrátí se zpět na Zemi mladší, než jeho sourozenec. V případě uvedených hvězd pozorujeme prakticky stejné hvězdy v různých vývojových fázích, což je podobné, jako bychom pozorovali střípky ze života jedné hvězdy.

[2] Vědci používají několik kategorií, do kterých rozdělují hvězdy podle podobnosti se Sluncem. Dvojníci Slunce jsou našemu Slunci nejpodobnější (někdy se používá termín dvojčata, který je zavádějící, jelikož dvojčata jsou skutečnými sourozenci, což v tomto případě není pravda) – mají podobnou hmotnost, teplotu i chemické složení. Hvězdy této kategorie příliš obvyklé nejsou, častěji se vyskytují stálice v kategoriích ‚hvězdy analogické se Sluncem‘ a ‚hvězdy podobné Slunci‘. 

[3] Dřívější studie navrhovaly, že obsah lithia ve hvězdě by mohl souviset s výskytem obřích planet (eso0942, eso0118, článek v Nature), ale tyto výsledky byly zpochybněny (ann1046).

[4] Stále není jasné, jakým způsobem je lithium uvnitř hvězd likvidováno. Byla navržena celá řada mechanismů transportu lithia do hlubších vrstev hvězdy, kde může být zničeno.

[5] Pokud hvězda obsahuje méně prvků, které běžně nacházíme v kamenných objektech, pak by mohla mít systém kamenných planet, neboť právě planety vážou tyto chemické prvky při svém vzniku z protoplanetárního disku obklopujícího hvězdu. Domněnka, že HIP 102152 by mohla mít systém terestrických planet, je dále podpořena faktem, že podle měření provedených na ESO spektrografem HARPS se v obyvatelné zóně kolem této hvězdy nenacházejí obří plynné planety. To by mohlo umožnit potenciální existenci Zemi podobných planet u této hvězdy. V systémech s blízkými obřími planetami je výskyt terestrických planet nepravděpodobný, neboť ty jsou při vývoji systému zničeny nebo vyvrženy pryč. 

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku “High precision abundances of the old solar twin HIP 102152: insights on Li depletion from the oldest Sun”, autorů TalaWanda Monroe a kol., který vyšel v časopise Astrophysical Journal Letters.

Složení týmu: TalaWanda R. Monroe, Jorge Meléndez (Universidade de São Paulo, Brazílie [USP]), Iván Ramírez (The University of Texas, Austin, USA), David Yong (Australian National University, Austrálie [ANU]), Maria Bergemann (Max Planck Institute for Astrophysics, Německo), Martin Asplund (ANU), Jacob Bean, Megan Bedell (University of Chicago, USA), Marcelo Tucci Maia (USP), Karin Lind (University of Cambridge, UK), Alan Alves-Brito, Luca Casagrande (ANU), Matthieu Castro, José-Dias do Nascimento (Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brazílie), Michael Bazot (Centro de Astrofísica da Universidade de Porto, Portugalsko) a Fabrício C. Freitas (USP).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• FAQ o ESO a Brazílii (v angličtině)
• snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

TalaWanda R. Monroe; Universidade de São Paulo; São Paulo, Brazil; Tel.: +55 11 3091 2815; Email: tmonroe - at - usp.br (replace "- at - " with "@")

Jorge Meléndez; Universidade de São Paulo; São Paulo, Brazil; Tel.: +55 11 3091 2840; Email: jorge.melendez@iag.usp.br

Richard Hook; ESO, Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org