Student World

tisková zpráva Evropské jižní observatoře č. 37/2013

Mezinárodní tým pod vedením brazilských astronomů použil dalekohled ESO/VLT k identifikaci a studiu nejstaršího známého hvězdného dvojníka Slunce. Hvězda s označením HIP 102152 se nachází ve vzdálenosti 250 světelných let a podobá se Slunci jako žádná jiná dobře známá hvězda. Až na to, že je asi o 4 miliardy let starší. Její stáří nám poskytuje unikátní možnost již dnes zkoumat chování Slunce v pozdním věku. Tato nová pozorování zároveň poskytla první jasný důkaz o spojitosti mezi stářím hvězdy a obsahem lithia. Zdá se rovněž, že kolem hvězdy HIP 102152 by mohly obíhat kamenné exoplanety.

Naše Slunce astronomové pozorují pomocí dalekohledu teprve 400 let, což je opravdu okamžik ve srovnání se čtyřmi miliardami let jeho věku. Zkoumat minulost a budoucí vývoj Slunce je opravdu obtížný úkol. Nyní však máme možnost si pomoci pozorováním vzácných hvězd, které jsou téměř stejné jako Slunce, ale probíhá u nich odlišná fáze života – mají různé stáří. Nedávno se astronomům podařilo identifikovat stálici, která je prakticky identickým dvojníkem Slunce, je však o 4 miliardy let starší – je to jako bychom zažívali paradox dvojčat [1].

Vedoucí týmu a spoluautor nového článku Jorge Melendez (Universidade de São Paulo, Brazílie) vysvětluje: „Po desetiletí astronomové hledají hvězdy podobné Slunci, aby lépe pochopili život naší hvězdy. Od prvního úspěchu v roce 1997 se však takových hvězd podařilo najít jen velmi málo. Nedávno jsme pomocí dalekohledu VLT pořídili výjimečně kvalitní spektra těchto hvězd. Můžeme tak prozkoumat dvojníky Slunce s mimořádnou přesností a určit, v čem je naše Slunce výjimečné“.

Členové týmu zkoumali dvojici stálic mimořádně podobných Slunci [2]. O jedné z nich, hvězdě 18 Scorpii, se předpokládalo, že je mladší než Slunce, druhá, HIP 102152, měla být naopak starší. K výzkumu astronomové použili spektrograf UVES připojený k dalekohledu ESO/VLT na observatoři Paranal v Chile. Pečlivé rozložení světla hvězd na základní složky umožňuje s vysokou přesností zjistit chemické složení, a také další vlastnosti.

Podařilo se ukázat, že hvězda HIP 102152 v souhvězdí Kozoroha je dosud nejstarším známým dvojníkem Slunce. Její věk se odhaduje na 8,2 miliardy let, což je ve srovnání se Sluncem téměř devojnásobek (stáří Slunce je odhadováno na 4,6 miliardy let). Rovněž se potvrdilo, že 18 Scorpii je se stářím kolem 2,9 miliardy let mladší než Slunce.

Studiem staršího dvojníka Slunce – hvězdy HIP 102152 – mohou vědci odhalit, co se stane se Sluncem, až dospěje do této vývojové fáze. A jeden významný objev se jim podařil již nyní. „Jednou z důležitých otázek, na kterou jsme se chtěli zaměřit, bylo, zda je složení našeho Slunce typické,“ říká Melendez. „Přesněji, proč má Slunce tak neobvykle nízký obsah lithia?“

Lithium je třetí prvek periodické tabulky a vznikal již při velkém třesku společně s vodíkem a héliem. Astronomové se však již léta zabývají otázkou, proč některé hvězdy mají zdánlivě vyšší obsah lithia, než jiné. A nedávným pozorováním hvězdy HIP 102152 učinili významný krok k vyřešení této záhady. Odhalili silnou korelaci mezi stářím hvězd slunečního typu a obsahem lithia.

Naše Slunce dnes obsahuje jen 1 % lithia ve srovnání s hmotou, ze které se zformovalo. Pozorováním mladších slunečních dvojníků se podařilo potvrdit, že obsahují značně vyšší množství lithia, ale až dosud nebyli vědci schopni korelaci mezi věkem a obsahem lithia prokázat [3].

Hlavní autorka článku TalaWanda Monroe (Universidade de São Paulo) k tomu dodává: „Pozorovali jsme, že hvězda HIP 102152 obsahuje opravdu velmi málo lithia. Poprvé se tak podařilo jasně prokázat, že starší dvojníci našeho Slunce skutečně obsahují méně lithia než Slunce nebo ještě mladší podobné hvězdy. Nyní si můžeme být jisti tím, že tyto hvězdy nějakým způsobem během svého života likvidují lithium, a že současný obsah lithia ve Slunci je v tomto věku normální.“ [4]

Poslední zápletkou příběhu hvězdy HIP 102152 je její chemické složení, které je sice podobné Slunci, ale neobvyklé u ostatních hvězd tohoto typu. U obou stálic lze pozorovat deficit prvků, které se vyskytují v meteoritech či na planetách. Jedná se o jasnou známku toho, že kolem HIP 102152 by mohly obíhat kamenné exoplanety. [5]

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Paradox dvojčat je poměrně známým důsledkem obecné teorie relativity: jedno z identických dvojčat se vydá na cestu vesmírem a vrátí se zpět na Zemi mladší, než jeho sourozenec. V případě uvedených hvězd pozorujeme prakticky stejné hvězdy v různých vývojových fázích, což je podobné, jako bychom pozorovali střípky ze života jedné hvězdy.

[2] Vědci používají několik kategorií, do kterých rozdělují hvězdy podle podobnosti se Sluncem. Dvojníci Slunce jsou našemu Slunci nejpodobnější (někdy se používá termín dvojčata, který je zavádějící, jelikož dvojčata jsou skutečnými sourozenci, což v tomto případě není pravda) – mají podobnou hmotnost, teplotu i chemické složení. Hvězdy této kategorie příliš obvyklé nejsou, častěji se vyskytují stálice v kategoriích ‚hvězdy analogické se Sluncem‘ a ‚hvězdy podobné Slunci‘.

[3] Dřívější studie navrhovaly, že obsah lithia ve hvězdě by mohl souviset s výskytem obřích planet, ale tyto výsledky byly zpochybněny.

[4] Stále není jasné, jakým způsobem je lithium uvnitř hvězd likvidováno. Byla navržena celá řada mechanismů transportu lithia do hlubších vrstev hvězdy, kde může být zničeno.

[5] Pokud hvězda obsahuje méně prvků, které běžně nacházíme v kamenných objektech, pak by mohla mít systém kamenných planet, neboť právě planety vážou tyto chemické prvky při svém vzniku z protoplanetárního disku obklopujícího hvězdu. Domněnka, že HIP 102152 by mohla mít systém terestrických planet, je dále podpořena faktem, že podle měření provedených na ESO spektrografem HARPS se v obyvatelné zóně kolem této hvězdy nenacházejí obří plynné planety. To by mohlo umožnit potenciální existenci Zemi podobných planet u této hvězdy. V systémech s blízkými obřími planetami je výskyt terestrických planet nepravděpodobný, neboť ty jsou při vývoji systému zničeny nebo vyvrženy pryč.

autor Jiří Srba