Výzkumy v ASU AV ČR (222): Jak dlouho spí hvězdná modřenka?

Vědci jsou dnes přesvědčeni, že modré svítivé proměnné jsou velmi hmotnými hvězdami v důležité fázi svého vývojového cyklu. V této fázi hvězda ztrácí velké množství hmotnosti prostřednictvím silného hvězdného větru, ale také při gigantických erupcích. Podle vývojových modelů jsou modré svítivé proměnné s hmotnostmi vyššími než 40 Sluncí přechodným obdobím před stádiem Wolfovy-Rayetovy hvězdy, zatímco modré svítivé proměnné s hmotnostmi menšími jsou jejich finálním vývojovým stádiem, pravděpodobně následovaným výbuchem supernovy s kolabujícím jádrem. 

Modré svítivé proměnné lze nejčastěji poznat na základě dramatických spektroskopických i fotometrických změn. K nim dochází jak na krátkých časových škálách, ale i na škálách s délkou několika roků, kdy jsou pozorovány velké jasové změny spojené se změnami efektivní teploty, a tedy s pohybem hvězdy po Hertzsprungově-Russelově diagramu. 

Modré svítivé proměnné jsou poměrně vzácné, a tak k pochopení jejich vývojového stádia, vzniku i budoucího vývoje je zapotřebí mít k dispozici opravdu spolehlivě určené kandidáty. I jedna jediná špatně identifikovaná hvězda zařazená do množiny tak může významně posunout statistické parametry skupiny a ovlivnit závěry o této skupině hvězd jako takové. Bohužel, modré svítivé proměnné se obvykle nacházejí ve velkých vzdálenostech, při pozorování ze Země se tak jeví jako slabé a jejich správná identifikace je oříškem, neboť u slabých hvězd často chybí dlouhodobá fotometrie, která je k zařazení mezi modré svítivé proměnné klíčem. 

Galaktická hvězda MN 112 byla jako objekt s emisními čarami odhalena již v 70. letech minulého století. Zájem o ni však prudce vzrostl v roce 2009, kdy se ukázalo, že hvězda je zdrojem celé řady zajímavých spektrálních čar. Navíc byla v jejím okolí objevena zřejmě související mlhovina. Na první pohled tak tato hvězda vypadala jako modrá svítivá proměnná. Ne všechny její vlastnosti však odpovídaly vzoru této skupiny hvězd. 

Tým astrofyziků z nejrůznějších světových institucí pod vedením Olgy Maryevy ze Stelárního oddělení ASU provedl pečlivou revizi dostupných pozorování s cílem odhalit skutečnou podstatu této hvězdy. Využili skutečně bohatého pozorovacího materiálu. K dispozici měli jednak nedávno pořízená spektra z Perkova dalekohledu v Ondřejově, ale i další spektra s menším rozlišením z jiných observatoří, včetně spekter popisujících i blízkou infračervenou oblast. K posouzení dlouhodobých jasových změn autoři vyhledali v archívech nejrůznějších projektů i fotometrická měření. V jednu datovou řadu tak spojili pozorování z moderní přehlídky Pan-STARRS, z přehlídky pořízené na americkém Mt. Palomaru, pozorování zahrnutá v databázi Americké asociace pozorovatelů proměnných hvězd, ale i digitalizovaného archívu fotografických desek Harvardské observatoře nebo německé observatoře v Postupimi. Fotometrická série tak solidně pokrývala období mezi roky 1926 a 2022. 

Z předběžné analýzy pozorování vyplynulo, že ani spektroskopicky (za 12 let) ani fotometricky (za téměř 100 let) se hvězda během sledovaného intervalu příliš nezměnila. To je samo o sobě poněkud neobvyklé, pokud by šlo o modrou svítivou proměnnou. 

Vysoce kvalitní spektroskopická pozorování umožnila modelovat vnitřní strukturu, atmosféru i vývoj této hvězdy. K novému modelu přispěla i přesněji určená vzdálenost s pomocí družice GAIA, jejíž střední hodnota vzrostla z 6,93 na 13,53 parseků. Z revidovaného modelu pak vyplývá, že MN 112 je hvězdou s hmotností asi 70 hmotností Slunce, poloměrem 126 poloměrů Slunce a povrchovou teplotou 18 000 K. Její svítivost jedenapůlmilionkrát přesahuje svítivost Slunce. 

Je tedy MN 112 modrou svítivou proměnnou? S největší pravděpodobností ano, nachází se ale v prodlouženém spícím stádiu. Vědci si nejsou jisti, jak dlouho vůbec stádium modré svítivé proměnné trvá. Nejčastěji se odhady pohybují mezi tisícem a několika stovkami tisíc let. Autoři poukazují, že i jiné známé modré svítivé proměnné v minulosti vykázaly dlouhá období stability. O v minulosti proběhlé eruptivní aktivitě svědčí i nesymetrický tvar mlhoviny. Malé změny ve světelném toku a v tvarech spektrálních čar vodíku jsou u hvězd tohoto typu běžné. Autoři tak navrhují, aby se této hvězdě věnovalo další pozorovací úsilí, protože představuje unikátní příležitost ke studiu klidového období modrých svítivých proměnných. 

REFERENCE

O. Maryeva a kol., How long can LBVs sleep? A long-term photometric variability and spectral study of the Galactic candidate luminous blue variable MN 112, Montly Notice of the Royal Astronomical Society 513 (2022) 5752-5765, preprint arXiv:2205.14542

KONTAKTY

Dr. Olga V. Maryeva, CSc.
olga.maryeva@asu.cas.cz
Stelární oddělení Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Stelární oddělení ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.