Původ rozdílů chemického složení obřích binárních hvězd sahá až do raných fází vývoje

Odhaduje se, že až 85 % hvězd existuje v binárních hvězdných systémech, některé dokonce v systémech se třemi a více hvězdami. Tyto hvězdné páry se rodí společně ze stejného molekulárního mračna, takže astronomové očekávali, že zjistí, že mají téměř identické složení a planetární systémy. Nicméně pro mnoho binárních souborů tomu tak není. Zatímco některá navrhovaná vysvětlení připisují tyto odlišnosti událostem, ke kterým došlo poté, co se hvězdy zformovaly, tým astronomů poprvé potvrdil, že tyto rozdíly mohou skutečně vznikat ještě předtím, než se hvězdy vůbec začaly tvořit.

Tým vedený Carlosem Saffem z Institutu astronomických věd o Zemi a vesmíru (ICATE-CONICET) v Argentině použil dalekohled Gemini South v Chile. S novým, přesným optickým spektrografem Gemini High Resolution Optical SpecTrograph (GHOST) tým studoval dvojici obřích hvězd na různých vlnových délkách, které odhalily významné rozdíly v jejich chemickém složení. Tato měření odhalila, že jedna hvězda měla vyšší množství těžkých prvků než druhá.

K odhalení původu této nesrovnalosti tým použil jedinečný přístup. Předchozí studie navrhly tři možná vysvětlení pozorovaných chemických rozdílů mezi dvojhvězdami. Dva z nich zahrnují procesy, které by se mohly objevit až v průběhu vývoje hvězd: atomová difúze nebo usazování chemických prvků do gradientních vrstev v závislosti na teplotě a povrchové gravitaci každé hvězdy; a pohlcení malé kamenné planety, což by způsobilo chemické variace ve složení hvězdy.

Třetí možné vysvětlení se ohlíží zpět na začátek formování hvězd, což naznačuje, že rozdíly pocházejí z prvotních nebo již existujících oblastí nerovnoměrnosti v molekulárním mračnu. Jinými slovy řečeno, pokud má molekulární oblak nerovnoměrné rozložení chemických prvků, pak hvězdy zrozené v tomto oblaku budou mít různé složení v závislosti na tom, které prvky byly dostupné v místě, kde se každá z nich zformovala.

Dosud studie dospěly k závěru, že všechna tři vysvětlení jsou pravděpodobná; tyto studie se však soustředily pouze na dvojhvězdy hlavní posloupnosti. Hlavní posloupnost je oblast na HR diagramu, stádium, ve kterém hvězda tráví většinu své existence, a většina hvězd ve vesmíru jsou hvězdy hlavní posloupnosti. Včetně našeho Slunce. Místo toho Saffe a jeho tým pozorovali dvojhvězdu sestávající ze dvou obřích hvězd. Tyto hvězdy mají extrémně hluboké a silně turbulentní vnější vrstvy nebo konvektivní zóny. Díky vlastnostem těchto silných konvektivních zón byl tým schopen vyloučit dvě ze tří možných vysvětlení.

Nepřetržité víření tekutiny v konvektivní zóně by znesnadnilo usazování materiálu do oddělených vrstev, což znamená, že obří hvězdy jsou méně citlivé na účinky atomové difúze - což vylučuje první vysvětlení. Silná vnější vrstva také znamená, že pohlcení planety by příliš nezměnilo složení hvězdy, protože požitý materiál by se rychle zředil - což vylučuje druhé vysvětlení. To ponechává prvotní nehomogenity v molekulárním mraku jako potvrzené vysvětlení. Je to poprvé, co byli astronomové schopni potvrdit, že rozdíly mezi dvojhvězdami začínají v nejranějších fázích jejich formování.

S využitím možností přesného měření, které poskytuje přístroj GHOST, Gemini South nyní shromažďuje pozorování hvězd na konci jejich života, aby odhalila prostředí, ve kterém se narodily. To dává astronomům možnost prozkoumat, jak podmínky, ve kterých hvězdy vznikají, mohou ovlivnit celou jejich existenci v průběhu milionů nebo miliard let.

Zvláštní význam mají tři důsledky této studie. Za prvé, tyto výsledky nabízejí vysvětlení, proč astronomové vidí dvojhvězdy s tak odlišnými planetárními systémy. Různé planetární systémy mohou znamenat velmi odlišné planety - kamenné, Zemi podobné, ledoví obři, plynní obři - které obíhají kolem svých hostitelských hvězd v různých vzdálenostech a kde může být potenciál pro vznik života velmi odlišný.

Za druhé, tyto výsledky představují zásadní výzvu pro koncept chemického značkování - pomocí chemického složení k identifikaci hvězd, které pocházejí ze stejného prostředí nebo hvězdné porodnice - tím, že ukazují, že hvězdy s různým chemickým složením mohou mít stále stejný původ.

A konečně, pozorované rozdíly, které byly dříve připisovány dopadům planet na povrch hvězdy, budou muset být přezkoumány, protože se nyní může jevit, jako by tam byly od samého počátku existence hvězdy. Astronomové poprvé ukázali, že prvotní rozdíly skutečně existují a jsou odpovědné za rozdíly mezi dvojčaty a, že tvorba hvězd a planet může být složitější, než se původně předpokládalo.

• Zdroj: Gemini South Reveals Origin of Unexpected Differences in Giant Binary Stars

Líbil se vám tento článek?

Podpořte tento web, třeba peněžitým darem, který bude využit k dalšímu technickému rozvoji stránek. Učinit tak můžete bankovním převodem na účet

2502526845 / 2010

Podpořit nás můžete i dalšími způsoby, třeba objednávku některé z knih, turistických průvodců. K rychlému provedení platby můžete využít i přiložený QR kód obsahující údaje k platbě v přednastavené částce 80 Kč. Výši částky si nakonec ale určete sami.