Proměnné hvězdy – dveře do světa hvězd a exoplanet (úvod)

Kresba: tranzit exoplanety. Autor: Kevin Heider

O exoplanetách se můžeme ve většině astronomických periodik dočíst takřka každý den něco nového. Přinejmenším, že byla objevena nějaká další. Ti, kdo se o exoplanety zajímají více, vědí, že existuje několik metod objevování a výzkumu exoplanet. Vše je založeno na optických metodách: tranzitní fotometrie (v poslední době slavící stále větší úspěchy), spektrometrie (využívá Dopplerův jev), specifická a velmi sofistikovaná metoda je metoda gravitačních mikročoček. Zatím zcela výjimečné je přímé pozorování. Optické metody používané dnes k výzkumu exoplanet byly v minulosti rozvíjeny na jiném druhu objektů – na hvězdách. Hvězdy jsou velmi rozšířeným typem kosmických objektů, dlouho byly považovány za nejrozšířenější. To se dodnes odráží v celé astronomické terminologii.


Pojmem proměnné hvězdy se označují hvězdy, které mění svoje pozorovatelné vlastnosti, v užším významu svou jasnost (veličina, jejíž změny lze měřit nejsnáze).

 

Ještě dnes se můžeme v souvislosti s hvězdami setkat se slovem stálice, což je protiklad slova bludice – české označení pro planetu. Slovo stálice znamenalo, že takto označované objekty nemění svoji polohu na obloze ani jasnost. Dnes víme, že je to mnohem složitější: hvězdy mají svůj vlastní pohyb daný pohyby v rámci naší Galaxie. Mnohé z nich jsou také různým způsobem proměnné. Časté jsou spektroskopické dvojhvězdy, které se sice ze Země jeví jako jediná hvězda, ale ve skutečnosti jde o těsnou dvojhvězdu. Její dvojitost se projevuje periodickým rozdvojováním spektrálních čar. Při spektrometrickém studiu takových soustav se používá metoda disentanglingu („rozmotávání“) spekter. Dlouhá řada spektrometrických měření zkoumané hvězdy se analyzuje s cílem najít periody světelných změn a pro ně vytvořit model vícenásobné hvězdné soustavy, který pozorované změny nejlépe vysvětluje. Přitom se můžeme setkat s tím, že některá ze složek soustavy je fyzická proměnná (tj. mění svoji jasnost také z důvodu vlastní nestability). To činí výzkum hvězd na jedné straně velmi zajímavým, na druhé straně komplikovaným.

 

Tranzit exoplanety. Kliknutím na obrázek spustíte animaci. Autor: Dr. Pedro Valdés Sada, Univerisdad de Monterrey

 

Složky vícenásobné soustavy obíhají kolem sebe v rovině nebo rovinách. Pokud je některá z těchto rovin v prostoru orientovaná tak, že prochází Zemí, lze pozorovat vzájemné zákryty. Při nich dochází k poklesu jasnosti pozorovaného objektu, který je možné měřit fotometricky. Zákryty jsou velmi cenným zdrojem informací, protože čas lze měřit přesněji a jednoduššími prostředky než spektrum či světelný tok. Z okamžiků zákrytů lze přesně odvodit dobu oběhu a hmotnost složek.

 

Velmi zajímavým prostředkem výzkumu hvězd je interferometrie, která je založena na Hanbury-Brownově – Twissově experimentu. Při něm se měří velikost a tvar koherenční plochy světelného zdroje (hvězdy). Při známé vlnové délce světla a vzdálenosti hvězdy lze určit velikost a tvar zdrojové plochy, tedy to, jak je hvězda velká, případně jaký má tvar. Metoda je nezávislá na neklidu zemské atmosféry a výborně se hodí pro objekty, které jsou pod hranicí úhlové rozlišovací schopnosti zobrazovacích optických systémů.

 

Zpřesněním měřicí techniky bylo možné použít spektrometrii a fotometrii i pro výzkum dvojice hvězda – exoplaneta nebo vícenásobné systémy hvězda – několik exoplanet. Zákrytová metoda aplikovaná na přechody exoplanet přes hvězdu dostala název tranzitní fotometrie.

 

Exoplanety jsou středem pozornosti astronomů i veřejnosti především proto, že se očekává objev exoplanety s podmínkami k životu. Hvězdy a zejména pak ty proměnné však představují svět neméně zajímavý. Z podstaty věci jsou hvězdy mnohem rozmanitějším typem objektů než exoplanety. Ačkoli byly hvězdy s rozvojem výzkumu exoplanet odsunuty na vedlejší kolej, zůstaly některé otázky stelární astronomie neobjasněny. Časem se může ukázat, že nám mezery, které dosud ve znalostech hvězd máme, chybějí víc, než si myslíme. Neznámé skutečnosti mohou mít analogie, jejichž znalost by nám usnadnila život třeba v úplně jiné oblasti. A to jak astronomie, tak jiných věd.

 

Rozmach elektroniky a výpočetní techniky umožnil počátkem 21. století, aby se metoda tranzitní fotometrie stala dostupnou astronomům-amatérům, a to nejen v USA a západní Evropě, ale i v České republice. Znalosti a zkušenosti potřebné k amatérskému pozorování exoplanet jsou shrnuty v knize Bruce Garyho Exoplanet Observing for Amateurs, která je volně dostupná na internetu.

 

Odkazy: GARY, Bruce: Exoplanet Observing for Amateurs

 


Vladimír Kocour

Autor je provozovatelem webu Planetary.cz.