Proměnné hvězdy

Systematické pozorování proměnných hvězd začalo na hvězdárně počátkem devadesátých let minulého století. V tomto období se začaly sledovat symbiotické hvězdy, později také fyzické proměnné. Fotografická metoda, která v té době byla jediná objektivní, z hlediska dnešního pozorovatele byla velmi pracná. K získání několika bodů na světelné křivce bylo kromě dlouhých expozic nutné filmy vyvolat a proměnné hvězdy proměřit na irisovém fotometru.

Nástupem CCD techniky v roce 1997 se práce velmi zjednodušila a umožnila rozšířit aktivity. Co nyní pozorujeme, je možné si přečíst na podstránce pozorovací program.

Zajímavé výsledky jsou pak publikovány v různých odborných periodikách. Tyto práce jsou také zveřejněny na serveru NASA ADS. Soupis prací je uveden na podstránce publikace.

Co jsou proměnné hvězdy?

Hvězdy svítí vlastním světlem, jejich povrch je zahřátý na teplotu řádově tisíců stupňů Celsia. Co zahřívá jejich povrch? Jsou to už zmiňované termonukleární reakce, probíhající ve středu hvězd. Uvolněná energie se pak přenáší do vyšších vrstev až k povrchu, kde se její část přemění na fotony, které dál putují vesmírem a do všech stran šíří informaci o existenci takového objektu. Právě fotony přicházející od hvězd jsou pro nás jedinou informací, kterou můžeme získat. Nicméně v nich je skryto mnoho důležitého, co se můžeme o hvězdě dovědět. V případě pozorování proměnných hvězd se tento tok fotonů mění, jinak řečeno hvězda je někdy jasnější, jindy slabší. Důvodů, proč se tak děje, je poměrně mnoho.

Mechanismy proměnnosti hvězd

a) geometrické

• aa) rotující hvězdy - předpokládá se, že na povrchu některých hvězd se vyskytují chladnější místa, ze kterých přichází i méně fotonů. Díky tomu, že se hvězdy otáčí kolem své osy, promítají se směrem k pozorovateli teplotně různé oblasti. Tyto změny je pak možné fotometricky zaznamenat do výsledného grafu, kterému se říká světelná křivka.
• ab) zákrytové hvězdy - v tomto případě se jedná zpravidla o dvojhvězdy, které obíhají kolem společného těžiště. V případě, že rovina, ve které hvězdy obíhají, leží ve směru našeho pozorování, můžeme sledovat vzájemné zákryty hvězd. Tyto zákryty se projevují na světelné křivce jako periodické změny svítivosti.

b) fyzické

• ba) reálné změny v okolohvězdném materiálu - tento případ se zpravidla týká mladých hvězd, které teprve zahájily svoji životní pouť. V jejich okolí se ještě vyskytuje velké množství prachoplynného materiálu, ze kterého hvězda vznikala. Hvězda však začala svítit vlastním světlem a právě díky tomu dochází k vzájemnému působení. Tlakem záření jsou zbytky hmoty kolem hvězdy odtlačovány pryč od hvězdy a zahřívány. Pro pozorovatele na Zemi se pak takový objekt jeví jako chaoticky svítící hvězda. Na světelné křivce jsou vidět neperiodické změny.
• bb) reálné změny v podpovrchových vrstvách - příkladem takových proměnných hvězd jsou hvězdy v závěrečném stadiu vývoje, nazývané červení obři. Důsledkem narušení hydrostatické rovnováhy jsou pulsace, kdy se poměrně periodicky mění jejich velikost. S tím přímo souvisí i následné změny povrchové teploty. Tyto změny jsou pak opět fotometricky pozorovatelné.
• bc) změny v jádře hvězdy - to se týká velmi hmotných hvězd (od 8 Msl a více) také v závěrečné fázi vývoje, kdy vnitřní struktura připomíná cibuli. V jednotlivých vrstvách probíhají různé termonukleární reakce. V centrální oblasti pak vzniká železné jádro. Atomy železa se však už nemohou slučovat na další těžší prvky, tudíž v centrální části přestává působit gradient tlaku proti gravitaci a železné jádro se začíná hroutit. V určitém okamžiku se z něho stává velmi hustá látka tvořená neutrony, která vytvoří vůči dalším padajícím vrstvám hmoty nepřekonatelnou překážku. Dopadající hmota se zahřívá na obrovské teploty (kinetická energie se mění na potencionální) a v okolí kompaktního jádra dojde k překotným termonukleárním reakcím, které rozmetají vnější obal hvězdy. Tento jev nazýváme vzplanutí supernovy, který patří k nejvíce nápadným projevům změny jasnosti hvězdy ve vesmíru.