Pozorování proměnných hvězd – březen 2024

Program pozorování proměnných hvězd na hvězdárně ve Valašském Meziříčí se v posledních letech věnuje mimo jiné i eruptivním hvězdám. Dlouhodobé monitorování vybraných objektů přináší nové zajímavé poznatky. Konkrétně u zákrytové dvojhvězdy s pozorovanou chromosférickou aktivitou GJ 3236 Cas jsou určité náznaky dlouhodobých změn aktivity, která by mohla být podobná tomu, co pozorujeme u Slunce jako jedenáctiletý cyklus. Je možné také porovnávat aktivitu GJ 3236 Cas se Sluncem.

Co se týče hodnot uvolněné energie během slunečních erupcí, uvádí se hodnoty od 10²⁷ erg (to jsou erupce na hraně detekovatelnosti běžnými přístroji) až po ty nejsilnější, které se pohybují kolem 10³² erg. 

V publikaci Superflares on solar-type stars observed with KEPLER I. Statistical properties of superflares (The Astrophysical journal Supplement Series, 209:5, 2013 November (Takuya Shibayama a kol.) je uveden graf závislosti frekvence erupcí na jejich energii. V grafu je zobrazena závislost pro běžné sluneční erupce se sklonem podle publikace Crosby a kol. (1993) dN/dE = E^-1,53, pro mikroerupce (Shimizu a kol. 1995) dN/dE = E^-1,74 a nanoerupce pozorované v oblasti EUV (Aschwanden a kol. 2000) dN/dE = E^-1,17. Ve stejném grafu jsou pak vynesena data pro hvězdy s periodou rotace větší než 10 dní, kde podle tohoto grafu nastává spíše méně erupcí než na Slunci. Družice Kepler pozorovala i jiné eruptivní hvězdy, které byly fyzikálně podobné Slunci a pozorovali u nich větší aktivitu. Ve stejném grafu jsou doplněna data pro eruptivní hvězdy k Cet a EK Dra. Problém pozorování hvězdných erupcí spočívá v tom, že můžeme zaznamenat případy, kdy samotná erupce přezáří klidovou svítivost pozorované hvězdy, a tudíž se jedná zpravidla o erupce s energiemi nad 10³² erg (v závislosti na fyzikálních parametrech eruptivní hvězdy). 

Pro zajímavost můžeme porovnat frekvenci erupcí s nižšími energiemi, jaké jsou u Slunce s již zmiňovanou eruptivní hvězdou GJ 3236. Sklon závislosti frekvence erupcí na energii můžeme spočítat na základě 282 erupcí pozorovaných v letech 2015–2023. Hodnota vztahu je

                                                              y = 1,5924 x + 22,453

Frekvenci erupcí pak počítáme podle vztahu

                                                                  F = log (t . p / E)

kde t je čas v rocích, p je počet erupcí a E je energie erupcí

nebo pro počet erupcí odvozený vztah

                                                                   p = E . 10^F / t

Hodnotu teoretické frekvence pro GJ 3236 a energie 10²⁷ erg a 10³²erg dosadíme do prvního vztahu 

                                             Fy_27erg = -1,5924 . 27 + 22,453 = -20,54

                                             Fy_32erg = -1,5924 . 32 + 22,453 = -28,503

Z výše uvedeného grafu vychází pro energie slunečních erupcí 10²⁷ erg frekvence 10^-24,3 a pro 10³² erg je frekvence 10^-32 .  Pokud tyto hodnoty dosadíme do vztahu p = E . 10^F / t, pak pro Slunce vychází, že během jednoho roku vygeneruje jednu erupci s energií 10³² erg a 500 erupcí s energií 10²⁷ erg. Pokud do vztahu dosadíme hodnoty pro GJ 3236 Cas, tak tato hvězdná soustava vygeneruje za jeden rok 3100 erupcí s energiemi 10³² erg a zhruba 2 880 000 erupcí s energií 10²⁷ erg. Z toho je patrný poměrně velký rozdíl aktivity oproti Slunci. Je také možné diskutovat o otázce vlivu vysokoenergetického záření a urychlených nabitých částic na okolí těchto hvězd a obíhající exoplanety.

Tabulka počtu erupcí s danou energií pro GJ 3236 za období 2015 – 2023 a výpočet frekvence

Grafické znázornění předchozí tabulky pro 282 erupcí pozorovaných u GJ 3236 v letech 2015-2023

Graf závislosti mezi frekvencí erupcí a jejich energií z publikace Superflares on solar-type stars observed with KEPLER I. Statistical properties of superflares (The Astrophysical journal Supplement Series, 209:5, 2013 November (Takuya Shibayama a kol.). Do grafu jsou vyneseny hodnoty pro GJ 3236 Cas. Červená čára zobrazuje hodnoty pro období let 2015-2020, zelená čára období 2015-2023. Poloha čar pro GJ 3236 odpovídá vyšší frekvenci erupcí daných energií a je ve shodě s výsledky předchozích studií podobných eruptivních hvězd.

Graf závislosti mezi frekvencí erupcí a jejich energií z publikace Superflares on solar-type stars observed with KEPLER I. Statistical properties of superflares (The Astrophysical journal Supplement Series, 209:5, 2013 November (Takuya Shibayama a kol.). V tomto grafu je vyznačena erupční aktivita Slunce v době minima v roce 2008 a v době maxima v roce 2001. Podobná poloha v grafu je i pro GJ 3236, kdy do roku 2020 byla aktivita nižší, v dalších letech sledujeme nárůst aktivity. Z toho můžeme usuzovat o podobnosti s jedenáctiletou periodou změn sluneční aktivity. Na základě těchto výsledků i předpokládáme, že mechanismus vzniku slunečních a hvězdných erupcí je stejný.