Novinky ve výzkumu hvězdných erupcí

/ 20.04.2024 /

Prof. Petr Heinzel byl řadu let vedoucím Slunečního oddělení Astronomického ústavu AV ČR a potom i ředitelem Astronomického ústavu AV ČR. Přednáší teorii hvězdných atmosfér a sluneční fyziku na MFF UK v Praze, Komenského univerzitě v Bratislavě a Univerzitě ve Vratislavi (Polsko), kde také vedl a vede řadu diplomantů a doktorských studentů. Působil též na univerzitě v Paříži (Orsay), observatoři v Meudonu u Paříže, Moskevské státní univerzitě, Ústavu Maxe Plancka pro astrofyziku v Garchingu a na Univerzitě v Káhiře. Je členem Mezinárodní astronomické unie a současným předsedou České astronomické společnosti. Velice si vážíme skutečnosti, že tento špičkový český astronom přijal pozvání přednášet na naší hvězdárně.

Dne 1. září 1859 zpozoroval Richard Christopher Carrington na Slunci neobvyklý jev. V rozsáhlé skupině skvrn zahlédl bílé struktury, které na Slunci do té doby nikdy neviděl. V té chvíli určitě netušil, že objevil extrémní sluneční jev, ale když v následujících dnech bylo výrazně porušeno magnetické pole Země a svět zaplavily na mnoha místech intenzivní polární záře, uvědomil si, že mezi tím může být zřejmě nějaká souvislost. Dnes je známé, že ty nejmohutnější sluneční erupce, tedy jevy, při kterém se doslova přeskládá magnetické pole hvězdy a dojde přitom k uvolnění velikého množství energie, dokáží dokonce krátkodobě zvýšit celkový zářivý výkon našeho Slunce až asi o 0,027%. Je to sice hodně, ovšem není to vůbec nic proti tomu, co dokáží jiné hvězdy, kterým se říká eruptivní. Obří skvrny na takovýchto hvězdách zaujímají na rozdíl od Slunce podstatnou část jejich povrchu a erupce s nimi spojené jsou také mnohem intenzivnější. Když NASA vypustila na oběžnou dráhu satelit Kepler, začalo být k dispozici veliké množství světelných křivek hvězd, které prozradily, že mnohé hvězdy, zejména ty proměnné, prodělávají procesy zvané supererupce. Ukázalo se, že naše Slunce je i v porovnání s hvězdami stejného typu jako je Slunce, naštěstí velice klidné. Eruptivní hvězdy dokáží běžně zvýšit svůj celkový jas nikoliv o nepatrné zlomky procenta, ale o celá procenta! Ukazuje se, že hvězdná aktivita zřejmě souvisí s rychlostí rotace hvězd a obecně platí, že čím rychleji hvězda rotuje, tím intenzivnější erupce její aktivitu doprovází. Naše Slunce rotuje naštěstí pomalu, jedna otočka mu trvá asi jeden měsíc, ale pokud by rotovalo v řádu dnů, možná by jeho erupce byly natolik mohutné, že by mohly odfouknout atmosféru naší Země do vesmíru! A pak bychom na takové planetě jen stěží mohli přežít, byť by se nacházela v zóně života, tedy v takové vzdálenosti od Slunce, kde není ani moc teplo ani zima a voda by se na povrchu teoreticky mohla nacházet v kapalném stavu. Později byla do vesmíru vypuštěna fantasticky přesná fotometrická družice TESS, která provedla tisíce a tisíce měření jasností hvězd. I když je tato družice primárně určena k hledání exoplanet, data z této družice ukazují, že některé hvězdy mohou vytvářet mohutné erupce i několikrát denně a supererupce, při kterých se uvolní 10 000x více energie než na největších erupcích na Slunci asi jednou za rok. Bylo změřeno, že supererupce dokáží navíc zvýšit jas některých hvězd až o 8%! Ukázalo se rovněž, že hodně neklidné bývají často hvězdy méně hmotné a chladnější, které astronomové nazývají červení trpaslíci. Jedním z důvodů je zřejmě skutečnost, že na rozdíl od Slunce, nebo jiných hmotnějších hvězd, nemají ve svém nitru prakticky žádnou tzv. zářivou zónu, ale na hvězdné jádro ihned navazuje zóna konvektivní. Jejich magnetická pole bývají také často daleko rozsáhlejší a silnější, než je velmi neuspořádané magnetické pole našeho Slunce. Struktura těchto mohutných magnetických polí červených trpaslíků vede k takovým erupcím, že se o žádné nudě v jejich okolí rozhodně nedá mluvit a výrony koronální hmoty dokáží v pohodě smést atmosféru každé blízké exoplanety. Studium eruptivních hvězd je neobyčejně atraktivní obor a tak k jeho studiu bylo vybudováno i množství pozemních dalekohledů, například nový 3,8 m dalekohled nové technologie univerzity v japonském Kyotu, nebo 3,5 m dalekohled APO v Novém Mexiku v USA. Na eruptivní hvězdy se zaměřuje také Perkův dvoumetrový teleskop v Ondřejově, pomocí kterého byla v roce 2023 pozorována u hvězdy AD Leo asymetrie spektrální čáry H-alfa, pomocí které tým s prof. Petrem Heinzelem určil rychlost pohybu hvězdného materiálu v rámci této erupce.

I když je naštěstí pro nás naše Slunce velice klidnou hvězdou, je současně velice cennou i při studiu mnohem neklidnějších eruptivních hvězd. Je to totiž jediná hvězda, kterou můžeme na nebi pozorovat jako kotouček a procesy související s erupcemi na ní sledovat přímo. U vzdálených hvězd, z nichž veliké množství jsou navíc velice slaboučcí červení trpaslíci pochopitelně žádné kotoučky přímo vidět nemůžeme a to, co se na jejich povrchu odehrává, si můžeme představovat a modelovat právě také pomocí analogií pozorovaných na našem Slunci. A tak je to v hvězdné astronomii všechno pěkně propojené. To nejjasnější se snoubí s tím opravdu slaboučkým a to klidné s tím opravdu bouřlivým.

Přednáška se zaslouženě těšila velkému zájmu a někteří návštěvníci k nám tentokrát přijeli i z větší dálky.

Porovnání vzhledu hypotetické eruptivní hvězdy s reálným obrazem našeho Slunce (univ. Kyoto).

Ve své přednášce nás vzal prof. Heinzel také na obsrvatoř La Silla v Chile, kde čeští astronomové provozují dva dalekohledy o průměru 1,5 metru.

Setkání prof. Zdeňka Mikuláška s prof. Petrem Heinzelem na ždánické hvězdárně.

Prof. RNDr. Zdeněk Mikulášek, CSc. a prof. RNDr. Petr Heinzel, DrSc. jsou velcí přátelé.