Alchymie hvězdné porodnice: Jak se rodí nové hvězdy (1.)

17.10.2015 - Michal Švanda

Oproti dechberoucím zánikům hvězd, které jsou doprovázeny jevy jako supernova, je zrození hvězd procesem méně atraktivním. Není i přesto zajímavé, jak se z látky s hustotou blízkou vakuu stane útvar, jenž nevratně přetváří chemické složení vesmíru?


Reklama

Astrofyzikové jsou při výzkumu vzdálených objektů neuvěřitelně omezeni. Nemohou si na objekty, které studují, sáhnout, nemohou k nim vyslat žádné kosmické sondy. Nemohou se ani zeptat nikoho „na místě“. Jsou odkázáni na studium světla, které od těchto objektů přichází.

Pokračování: Alchymie hvězdné porodnice: Jak se rodí nové hvězdy (2.)

V případě hvězd je nosnou informací jejich zdánlivá jasnost (ta souvisí jednak se vzdáleností hvězdy, ale také s její celkovou svítivostí) a pak spektrum. Ve spektru je zakódováno vše podstatné – povrchová teplota, chemické složení, rotační rychlost, informace o magnetických polích a o povrchové konvekci a další. Na konci 19. století se rozmohly spektroskopické prohlídky oblohy, díky nimž astronomové katalogizovali několik desítek tisíc hvězd. O každé hvězdě fotograficky pořídili spektrum, z něhož odhadli mimo jiné povrchovou teplotu hvězdy. Pro několik vybraných hvězd se vědcům podařilo získat i odhady vzdáleností, což v součinnosti se změřením zdánlivé jasnosti umožnilo určit jejich celkovou svítivost. 

Hvězdný jízdní řád

Ve druhém desetiletí minulého století Ejnar Hertzsprung a Henry Russell zakreslili studované hvězdy do diagramu, na jehož vodorovnou osu vynášeli teplotu hvězd a na svislou osu pak jejich celkovou svítivost. Grafické znázornění dodnes nese jméno svých tvůrců: Hertzsprungův-Russelův diagram, mezi astronomy známý jako H-R diagram. Používá se v mnoha podobách a je velmi užitečným diagnostickým nástrojem pro první zorientování se v problému. Astronomové zjistili, že hvězdy nevyplňují plochu grafu rovnoměrně, ale že vytvářejí jakési podezřelé shluky, přičemž nejvíce jich bylo nalezeno na klikaté diagonále – hlavní posloupnosti

Dnes víme, že hvězda se během svého vývoje po H-R diagramu pohybuje. Zastoupení hvězd podél hlavní posloupnosti je důsledkem výběrového efektu, neboť hvězdy, které se zde nacházejí, poklidně spalují ve svém nitru vodík. V této fázi stráví až devět desetin svého života – tedy během putování po diagramu se zde nejdéle zdrží. Nad hlavní posloupností najdeme téměř horizontální větev červených obrů – vyvinutých hvězd, které vodíkové palivo v jádře již spotřebovaly. Ještě výše pak narazíme na jasné obry a nadobry. Naopak vlevo dole hledejme další početnou skupinku hvězd s vysokou teplotou a malou svítivostí: oblast bílých trpaslíků – horkých odhalených jader vyžilých hvězd slunečního typu. 

Zcela vpravo nad hlavní posloupností pak najdeme chladné zářivé objekty, jež nás budou zajímat tentokrát. Jde o předhvězdné objekty, protohvězdy a hvězdná embrya. 

Zrozeny z mlhy

Vědci mají důvody předpokládat, že všechny hvězdy vznikají stejným pochodem – gravitačním kolapsem z mezihvězdné látky. Těmito „hvězdnými porodnicemi“ jsou zejména obří molekulární oblaky. Jde o útvary tvořené převážně molekulárním vodíkem s hustotou asi sto částic na krychlový centimetr (tedy řidší než nejlepší pozemské technické vakuum). Celkový průměr hvězdných porodnic je kolem sta světelných let, dohromady váží až šest milionů Sluncí. Typická teplota takové látky je jen deset stupňů nad absolutní nulou. 

Odhaduje se, že v naší Galaxii bychom napočítali na šest tisíc takových oblaků, z nichž každý jistě váží alespoň jako sto tisíc Sluncí. Nám nejbližším obřím molekulovým mračnem je komplex mlhovin v souhvězdí Orionu ve vzdálenosti 1 300 světelných let, v němž vznikají obří hvězdy tak říkajíc v přímém přenosu. Méně hmotné hvězdy se rodí i blíže, například v komplexu mlhovin kolem hvězdy ρ Ophiuchi, ve vzdálenosti 400–500 světelných let. Astronomy podrobně studovanou obří hvězdnou porodnicí je pak mlhovina Tarantula v sousední galaxii Velkého Magellanova oblaku

Obří molekulová mračna jsou obvykle v dlouhodobé rovnováze, kdy tlak plynu právě vzdoruje vlastní gravitaci. Jen zřídka gravitace samovolně převáží a oblak začne kolabovat sám od sebe. Častěji je vyvolaný kolaps způsoben impulsem zvenku, který vyvolá prvotní vyvedení z rovnováhy. Takovým impulsem může být náraz materiálu vyvrženého při výbuchu blízké supernovy, průchod hustotní vlnou spirálního ramene galaxie, srážka dvou galaxií nebo tlak mohutného hvězdného větru blízké horké hvězdy. Zejména posledně jmenovaný mechanismus může vyvolat postupnou přeměnu veškerého materiálu v mlhovině na hvězdy: horké hmotné hvězdy, vznikající z okraje, předávají impuls prostřednictvím mohutného hvězdného větru jako nákazu. Hvězdná tvorba se pak oblakem prokusuje podobně jako pluh sněžnou bariérou. 

Mocný hvězdný prach

Hvězdotvorný oblak nezkolabuje jako celek, ale po částech v hierarchické kaskádě. Teprve kolabující fragmenty, s hmotností srovnatelnou s hmotnostmi hvězd, jsou skutečnými předchůdci hvězd – tzv. globule. Tato počáteční fáze procesu je relativně rychlá, trvá jen několik desítek tisíc let. 

V globulích se ustaví hustší místa, na něž volným pádem napadají další částice plynu a prachu. Potenciální energie volného pádu se mění na vnitřní energii částic. Aby mohl kolaps pokračovat, musí se část vnitřní energie vyzářit. V opačném případě se ustanoví nová rovnováha a kolaps se zastaví. To se stane poměrně brzy, když se oblak stane neprůhledným pro své vlastní záření.

V tento okamžik přichází ke slovu prachová příměs, která se stává novým (a mnohem účinnějším) prostředkem k odstranění určité části vnitřní energie. Prachová zrna ohřátá na 60–100 K tepelně září v daleké infračervené oblasti, plyn účinně ochlazují a vlastně tak řídí další gravitační kolaps globule, přičemž centrální teplota neustále narůstá. Hustota mračna je nyní asi 10-10 kg/m3. Tedy stomiliardkrát více, než byla hustota původního poklidného molekulového mraku. Od počátku kolapsu uplynulo asi sto milionů let. 

Pokračování: Alchymie hvězdné porodnice: Jak se rodí nové hvězdy (2.)

  • Zdroj textu:

    Tajemství vesmíru 10/2013

  • Zdroj fotografií: NASA, Wikipedie

Reklama

Další články v sekci

Reklama

Reklama

Aktuální články

Za světlou kůži vděčí populace Evropy neandertálcům. Bez jejich genů by její vývoj trval déle.

Zajímavosti

Laboratorní potkani jsou zdatní řidiči. S pomocí vozítek si v experimentu opatřovali pamlsky.

Věda

Zastavení projektu Airborne Laser (s laserovým komplexem na „nose“ Boeingu 747) zbrzdilo úvahy o sestrojení ničivé superzbraně v brzké budoucnosti.

Válka

Srážka galaxií NGC 4676, které se přezdívá Myšky

Vesmír

Karel Kludský starší, Antonínův syn, se svými slony a zebrami roku 1910.

Historie

Ztracené město neboli Ciudad Perdida v Kolumbii

Věda

Nové časopisy Extra Publishing

RSSInzerceO serveru (Redakce)Partnerské weby
© Extra Publishing, s. r. o. 2007–2011. ISSN 1804-9907