Pozorovanie zmien jasností hviezd

24. mar. 2019 • Fyzikálne vedy

Pozorovanie zmien jasností hviezd

Dôležitou oblasťou astronómie je pozorovanie zmien jasností hviezd. Hviezdy menia svoju jasnosť pomaly, samotným vývojom (starnutím) a zároveň relatívne rýchlo (vzhľadom na ich vek). Príčiny zmien jasností, ktoré môžeme sledovať počas ľudského života, vieme rozdeliť do dvoch základných skupín. Na fyzikálne zmeny samotnej hviezdy, akými sú napríklad zmeny polomeru, výskyt škvŕn a samotná aktivita hviezdy a zmeny pozorovanej jasnosti spôsobené zákrytom časti povrchu hviezdy pre pozorovateľa. Uvádzajú to vo svojom projekte Zákryty: základný nástroj pre štúdium exoplanét, dvojhviezd a viacnásobných sústav (Eclipses: basic tool to study exoplanets, binaries and multiple stellar systems) spoluriešitelia Ľubomír Hambálek a Zoltán Garai, Astronomický ústav SAV.

V projekte sa riešitelia zaujímajú hlavne o pravidelné zmeny jasnosti spôsobené zákrytom. „Zákryt vzniká zakrytím časti pozorovanej hviezdy ďalším telesom, napríklad hviezdou, planétou, kométou či asteroidom. Ak tvorí ´ďalšie´ teleso gravitačne viazanú sústavu s pozorovanou hviezdou, k zákrytom dochádza pravidelne, t. j. pri každom obehu a hovoríme o dvojhviezdnej alebo viacnásobnej sústave, sústave s exoplanétou, o exokométe a exoasteroide,“ konštatovali Ľubomír Hambálek a Zoltán Garai.

Základnou metódou pozorovania podľa nich je meranie jasnosti hviezdy, čiže fotometria. „Z časovej závislosti jasnosti hviezdy (tzv. svetelnej krivky) vieme určiť dĺžku a hĺbku samotného zákrytu, rýchlosť poklesu, resp. nárastu jasnosti. Skúmame aj periodicitu nastávania zákrytov, prípadne jej pravidelnú zmenu. Vypracovaním modelov a analýzou získaných dát vieme určiť polomer a hmotnosť telies, ich vzdialenosť od materských hviezd, sklon a tvar ich dráhy. Tieto parametre definujú teleso, ktoré spôsobuje zákryt. Pravidelná zmena okamihov zákrytov dvojhviezdnej sústavy (rozdiely na úrovní sekúnd medzi predpovedanými /C – ´calculated´ a skutočnými časmi /O – ´observed´/ zákrytov) prezradí prítomnosť ďalšieho telesa, ktorého zákryt zložky dvojhviezdy sme nepozorovali (Obrázok č. 1).“

Obrázok č. 1Riešitelia projektu ďalej vysvetľujú že fotometricky zistenú prítomnosť exoplanét je vhodné doplniť spektroskopickým pozorovaním skúmanej sústavy. Keďže hviezdy a exoplanéty obiehajú okolo spoločného ťažiska, dochádza v spektre hviezdy k pravidelnému dopplerovskému posunu spektrálnych čiar. Kombinácia týchto metód im umožňuje absolútne určiť hlavné parametre hviezd a niektoré parametre exoplanét (najmä ich hmotnosť).

„V prípade, že sú pozorované zákryty nesymetrické, môže ísť o tzv. rozpadávajúce sa exoplanéty (Obrázok č. 2). Ak pozorujeme polopravidelné a krátke poklesy v jasnosti materskej hviezdy, môže ísť o prítomnosť tzv. exoasteroidov, prípadne exokomét, čiže relatívne malých telies (v porovnaní s veľkosťou exoplanét), ktorých ale veľký počet a nerovnomerné rozloženie v materskej sústave spôsobuje pozorované nepravidelné zmeny jasnosti.“

Obrázok č. 2

Cieľom riešiteľov projektu je objavovať exoplanéty a zistiť ich vlastnosti. „Často sa však zákryty dvojhviezd maskujú za zákryty spôsobené exoplanétou. Jedným z cieľov je identifikovať tieto situácie. Okrem samotného objavovania, chceme spresniť aj vlastnosti už známych exoplanetárnych sústav. V tomto prípade sa koncentrujeme na rozpadávajúce sa exoplanéty a exoasteroidy. Cieľom projektu je aj prispieť k vývoju modelov hviezd a exoplanetárnych sústav, spresniť vlastnosti už známych, nedávno objavených exoplanét.“

Keďže sú riešitelia približne v tretine projektu, zatiaľ spravili výber objektov a monitorovali tieto vybrané objekty. Aj v súčasnosti zbierajú fotometrické a spektroskopické dáta o týchto objektoch. Je to podľa nich dlhodobý proces, lebo na analýzu potrebujú dlhodobé pozorovania a za jednu pozorovaciu noc dokážu získať len malý zlomok potrebných dát.

V súčasnej dobe je projekt vo fáze pokračovania pozorovaní a získavania dát. „Dáta spracúvame a modelujeme parametre pozorovaných objektov. Priebežné modelovanie je dôležité pri plánovaní fotometrických a spektroskopických pozorovaní. Účasť v medzinárodných kampaniach nám umožňuje pozorovať aj zákryty, ktoré nenastávajú v optimálnom pozorovacom čase (počas jasných nocí) pre naše prístroje. Napríklad v rámci pozorovacej kampane Dwarf, organizovanej riešiteľmi projektu, hľadáme exoplanéty vo viacnásobných hviezdnych sústavách. Kampaň YETI je zameraná na zákryty (tranzity) u hviezd v mladých hviezdokopách. Na fotometrických pozorovaniach sa podieľajú hlavne menšie ďalekohľady. Priemer ich zrkadla je od 50-cm. Na spektroskopické pozorovania využívame hlavne väčšie ďalekohľady s priemerom zrkadla viac ako 1 meter.“

Partnerskými inštitúciami v rámci projektu sú napr. Univerzita v Jene (Nemecko), Astronomický ústav AV ČR v Ondřejove (Česká republika), Masarykova Univerzita v Brne (Česká republika), Hlavné astronomické observatórium v Kyjeve (Ukrajina), Univerzita P. J. Šafárika v Košiciach a tiež pozorovatelia z ďalších krajín sveta (napr. USA, Čína, Japonsko).

V ďalších mesiacoch projektu budú riešitelia pokračovať v pozorovaní, keďže je potrebný rozsiahlejší materiál. Objekty s dostatočným pokrytím s fotometrickými a spektroskopickými pozorovaniami budú modelovať s cieľom získať ich absolútne parametre. V druhej polovici projektu sa chcú venovať hlavne analýze dát a príprave publikácií o získaných výsledkoch.

„Očakávame, že počas projektu získame alebo spresníme základné parametre pozorovaných objektov. Je možné, že objavíme nové telesá, sekundárne a ďalšie hviezdne zložky, exoplanéty, exokométy či exoasteroidy. Niektoré zvolené objekty patria do kategórie rozpadávajúcich sa exoplanét. Dúfame, že v ich prípade zistíme vlastnosti prachu a trosiek uvoľnených z materskej planéty. Venujeme sa aj teoretickému výskumu exokomét a exoasteroidov a ich aplikácii na niektoré známe sústavy.“

Prínos projektu Ľubomír Hambálek a Zoltán Garai vidia v rozšírení zoznamu známych dvojhviezd s presnými parametrami, ako aj nových exoplanét so spresnenými alebo novozískanými parametrami. „Presné hmotnosti dvojhviezd sú dôležité pre kalibrovanie modelov hviezdneho vývoja, a aj pre odhady hmotnosti samostatných hviezd. Porovnávaním vlastností exoplanét a sústav exoplanét so Slnečnou sústavou prispievame k spresneniu modelov o evolúcii našej vlastnej Slnečnej sústavy. Poznanie materských hviezd v exoplanetárnych sústavách, určenie hmotností a dráh exoplanét je základným parametrom pri skúmaní podmienok na planétach mimo Slnečnej sústavy. Podmienok, akými sú prítomnosť a zloženie atmosfér a povrchu týchto planét, podmienok na život.“

Projekt trvá v období od 1. januára 2018 do 31. decembra 2021.

 

Informácie a ilustrácie poskytli spoluriešitelia projektu: Ľubomír Hambálek a Zoltán Garai, Astronomický ústav SAV, Tatranská Lomnica

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Úvodné ilustračné foto: Pixabay.com /Free-Photos/

Uverejnila: VČ

 

Súvisiace:

Hore
kúpa časopisov jún 2016
Publikácie Veda v CENTRE
TVT 2019
QUARK
Bratislavská vedecká cukráreň
Aurelium - centrum vedy
TVT 2019
Veda v Centre
Prechod VK na VND - jeseň
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Očkovanie je hlavný nástroj primárnej prevencie chorôb.
Zistite viac