Typy proměnných hvězd

Modří opozdilci



Definice

HR Diagram otevřené hvězdokupy Alfa Persei     Obrázek 1: HR diagram hvězdokupy a Persei
     s vyznačenými izochronami (místa se
     stejným stářím). ZAMS (Zero Age Main
     Sequence) znamená hlavní posloupnost
     nulového stáří. Plná kolečka - obyčejné
     hvězdy, prázdná kolečka - modří opozdilci.
     Podle Eggen & Iben 1988.

Modří opozdilci jsou hvězdy hlavní posloupnosti v hvězdokupách, jejichž hmotnost je taková, že obyčejní členové kupy nebo galaxie se stejnou hmotností se už přeměnily na bílé trpaslíky nebo červené obry (anglicky "turn-off point mass", česky hmotnost bodu obratu. Přesněji: hmotnost hvězdy, která v daném časovém okamžiku opouští hlavní posloupnost a stěhuje se na větev obrů.). Připomeňme si, že v každé hvězdokupě jsou její členové přibližně stejně staří. HR diagram takto postižené hvězdokupy je na obrázku 1. Analogie se záhadou zamčeného pokoje je nasnadě. Vezmeme hypotetickou porodnici a všechny děti, které se v ní narodily v průběhu jednoho týdne zamčeme do izolované soustavy, v níž se však mohou svobodně vyvíjet. Každé dítě má různé dědičné dispozice jako rozumové schopnosti nebo výšku postavy (hvězdy mají jenom hmotnost a chemické složení), díky nímž mohou jejich osudy vypadat úplně jinak. Avšak i u nich můžeme předpokládat, že když po padesáti letech podrobíme všechny bývalé děti kompletní prohlídce, nalezneme sice nějaké rozdíly (zdravotní stav, majetkové poměry apod.), ale všechny budou mít přibližně stejný zdánlivý věk padesáti let. A právě toto pravidlo modří opozdilci porušují.

Fyzikální modely vzniku

Nutné požadavky, které musí každý model splňovat

Protože mechanizmy vzniku v rozdílných hvězdokupách se zdají být různé, je lepší vybrat si jednu nebohou hvězdokupu a na ní pak demonstrovat potřeby vysvětlující teorie. Touto nebohou hvězdokupou je M67 v Raku. V některých hvězdokupách se modří opozdilci více stěhují doprostřed hvězdokupy než standardní obři dotyčné hvězdokupy (NGC 188 a právě M 67), což už samo naznačuje jejich vysokou hmotnost. Toto však nebývá pravidlem, protože např. v NGC 7789 je prostorové rozložení modrých opozdilců stejné jako u obrů. Bylo též zjištěno, že modří opozdilci v sobě nemají příliš mnoho lithia, což naznačuje, že se v procesu jejich vzniku vyskytlo výrazné promíchávání celé hvězdy. Povrchová teplota a gravitace modrých opozdilců je též docela normální, avšak rotace je pomalejší než průměr a také magnetická pole nejsou příliš výrazná. Zato mají nedostatek CNO prvků, což vynahrazuje přebytek těžkých kovů (narozdíl od anomálních cefeid a mateřských hvězdokup). Bylo též zjištěno, že pouze 1 z 11 dvojhvězd v M67 má krátkou periodu, ale jenom některé mají velmi dlouhou periodu (souvislost s modrými opozdilci se dozvíme později). Dále hvězdokupy neobsahují jasné červené obry, kteří by představovali vyvinuté modré opozdilce. Posledním důležitým faktem je, že M 67 obsahuje modrého opozdilce, který má více jak dvojnásobnou hmotnost bodu obratu hvězdokupy.

Nedávné období tvorby hvězd

U tohoto modelu by nové období tvorby hvězd vytvořilo normální počet krátkoperiodických dvojhvězd, což ale v M 67 nepozorujeme. Dále by v takto vzniklých modrých opozdilcích bylo dostatek lithia (jako v každé mladé hvězdě), což opět nepozorujeme. Největším problémem této teorie je to, že v žádné z hvězdokup nepozorujeme dostatek dalšího plynu a prachu nutného pro tvorbu dalších generací modrých opozdilců. Tím se však někteří vědátoři nenchali odradit a navrhli modifikace, při nichž si hvězdokupa nabere plyn a prach při průchodu galaktickým diskem. Avšak doba na zachycení takového množství látky je příliš krátká.

Přenos hmoty ve dvojhvězdě

Tento mechanizmus má ještě mnohem více problémů při vysvětlování nedostatku krátkoperiodických dvojhvězd ve hvězdokupě. Model vyžaduje, aby předchůdce modrého opozdilce byla krátkoperiodická dvojhvězda (pouze jedna z jedenácti dvojhvězd v M67 je krátkoperiodická). Tento model předpokládá výraznou koncentraci modrých opozdilců ke středu hvězdokupy (protože tam se vyskytuje větší množství nadprůměrně hmotných hvězd, jimiž dvojhvězdy určitě jsou), alespoň jedna hvězdokupa (NGC 7789) však výraznou středovou koncetraci hvězd nemá. Také tento model nemůže vytvořit hvězdu s hmotností větší než dvojnásobek hmotnosti bodu obratu dané hvězdokupy a zdá se, že alespoň jedna taková hvězda v M67 existuje.

Spojení složek dvojhvězdy

Tato teorie naráží také na několik problémů. Jedním z nich je rychlá rotace objektu vzniknuvšího ze složek dvojhvězdy. Modří opozdilci však rotují průměrně až podprůměrně rychle. Ví se, že magnetické brždění dokáže zpomalit rotaci hvězdy. Avšak modří opozdilci mají spektrální typy v rozmezí B8 až F3, zatímco magnetické brždění se uplatňuje u spektrálních typů pozdějších jak F5. Model též nedokáže vysvtělit nedostatek jasných obrů v hvězdokupách, žádnou koncentraci modrých opozdilců v některých hvězdokupách ke středu a modré opozdilce s hmotností větší nebo rovnou dvojnásobku hmoty bodu obratu.

Vnitřní promíchávání

Největší problém této teorie je, že není žádný známý mechanizmus, který by takovéto vnitřní promíchávání způsobil. U modrých opozdliců není ani vidu po silných magnetických polích (silná magnetická pole nejsou moc prozkoumaná a tak když se něco neví, tak se to na ně prostě svede), rychlé rotace či blízkých průvodců, které by toto způsobovaly. Navíc ještě není vysvětlen nedostatek CNO prvků v modrých opozdilcích.

Kolizní hypotéza

Tato nadějná spočívá v tom, že se v hustém centru kulové hvězdokupy hvězdy díky svým vlastním pohybům přibližují a ve vzácných případech i srážejí. Výsledkem takové srážky pak je modrý opzdilec. Toto je v současné době nejprogresivnější teorie. Její výhodou je snadná prokazatelnost pomocí počítačových (založených na hydrodynamickém principu) modelů. Problém dvojhvězdné hypotézy lze vyřešit srážjkou více hvězd. Drobnou modifikací této teorie už je srážka dvou dvojhvězd. Při takovéto srážce (hvězdy by se nesměly srazit přímo) se jedna ze složek velkou rychlostí vzdálí pryč ze soustavy a odnese nadbytečný moment hybnosti. To umožní těsnější přiblížení zbývajících tří hvězd. Dvě z nich splynou a stanou se modrým opozdilcem a třetí hvězda kolem nich začne obíhat s poměrně dlouhou periodou (vysvětlení přebytku dlouhoperiodických dvojhvězd).

Ostatní modely

V kolonce "ostatní" se vyskytují všelijaké bláznivé úlety pološílených vědců, kterým modří opozdilci vlezli na mozek. Například jedna taková teorie praví: "Hvězda se sama od sebe vrátí na hlavní posloupnost z větve obrů". Bohužel, když dotyčný vědec neřekne jak, je celá teorie odsouzena k zániku. Řešení problému s nedostatkem hmoty ve starých hvězdokupách bylo dotaženo až do extrému a v oné teorii se přepokládalo, že hvězdokupa při průletu galaktickým diskem pohltí několik exemplářů mladých hvězd diskovité složky galaxie. Mírnější verze hovoří, že se jenom trochu hmoty nabalí na již existující hvězdu a ta se zmodrá a jakoby omládne. Bohužel na to taková obyčejná kulová hvězdokupa nemá moc času, galaktický disk je tenký. Poslední rakví do hrobu soudnosti je teorie, jež je tak šílená, že si zaslouží vlastní odstavec. A to jsem ji objevil náhodou; uvádí ji totiž ve svém bibliografickém přehledu ADS.

V teorii pana Beeche (1990) se praví, že v kulových hvězdokupách žijící mimozemské civilizace omladí své staré a vypotřebované hvězdy pomocí technik tzv. astroinženýrství. Výsledné objekty pak pozemští astronomové mohou nazvat modrými opozdilci. Autor dokonce popisuje, jak může hvězda řízeným způsobem ztrácet hmotu a zestejnorodit své chemické složení. Tato teorie dokáže vysvětlit jakékoliv vlastnosti modrých opozdilců (co by mimozemšťané ostatně taky nedokázali?). Její jedinou vadou, která zabránila širší publicitě, je absolutní neprokazatelnost zelených mužíčků složených z vodíku a hélia (žádný jiný prvek v tak starých útvarech není) v kulové hvězdokupě vzdálené několik desítek kiloparseků od našeho klidného domova.

Výhody a nevýhody jednotlivých teorií podrobně sumarizuje níže uvedená tabulka. Hodnocení 0.0, 0.5 a 1.0 bylo přiřazeno každému mechanizmu předpokládajíce, že je nekonzistentní, možná konzistentní a konzistentní s pozorováními. Velká nejistota u vnitřního promíchávání spočívá v naší neznalosti konkrétních mechanizmů jeho provádění.

Modří opozdilci stále zůstávají záhadou, kterou se snaží se snaží rozluštit moderní astrofyzika. Rozhodně však nemůžeme ze zoufalství přijmout tvrzení pana Beeche (1990): "V soudobé astrofyzice jsou jenom dva nevyřešené problémy: modří opozdilci a mimozemské civilizace", tyto dva problémy spojit a řešení prvního považovat za důkaz existence druhého.

Pozorovaný jevNedávné období tvorby hvězdPřenos hmoty ve dvojhvězděSpojení složek dvojhvězdyVnitřní promícháváníKolize dvou dvojhvězd
normální teplota a gravitaceanoanoanoanoano
žádná zvláštní magnetická poleanoanoanomožnáano
horcí modří opozdilci na hlavní posloupnostianoanoanoanoano
žádný plyn v hvězdokupáchneanoanoanoano
lithium spotřebovánoneanoanoanoano
opozdilci s dvojnásobkem hmotnosti bodu obratuanoneneanoano
zvýšený výskyt dlouhoperiodických dvojhvězdmožnámožnámožnámožnáano
nedostatek jasných obrů ve starých hvězdokupáchmožnámožnánemožnáano
proměnná koncentrace opozdilců do středuanoneneneano
snížený výskyt krátkoperiodických dvojhvězdneneanoneano
pomalá rotacenenenemožnámožná
nezvyklé chemické složenínenenenemožná
celkový počet vysvětlených vlastností6.06.05.56.511.0


Literatura: