Překvapivý výbuch proměnné hvězdy

V první polovině března 2010 objevili japonští astronomové, amatéři K. Nishiyama, F. Kabashima, T. Kojima, K. Sakaniwa a A. Tago, v souhvězdí Labutě novu osmé magnitudy. Brzy se však ukázalo, že nevzplanula klasická nova, ale že se jedná o neočekávaný výbuch známé symbiotické proměnné hvězdy V407 Cygni objevené už v roce 1936. Její jasnost se obvykle pohybuje v rozmezí 14. až 16,5 magnitudy. Není známo, že by před březnem 2010 nebyla jasnější než 11,5 mag. Magnituda je veličina používaná v astronomii, která udává jasnost objektu na obloze. Jde o logaritmickou jednotku – rozdíl pěti magnitud odpovídá poměru jasností 1 : 100. Jasné hvězdy na obloze mají magnitudu kolem nuly, nejslabší hvězdy viditelné pouhým okem jsou šesté magnitudy, největší dalekohledy zachytí objekty třicáté magnitudy.


Obe fota: © Archiv ASÚ AV ČR
Snímek okolí V 407 Cygni pořízený dalekohledem LAT družice Fermi v oboru gama záření před výbuchem (vlevo) a po výbuchu (vpravo). Teleskop LAT má velké zorné pole: pětinu oblohy. Poloha gama zdroje v pásmu 30 MeV až 300 GeV dokáže určit s přesností na jednu obloukovou minutu.

Symbiotické proměnné hvězdy jsou dlouhoperiodické interagující dvojhvězdy, jejichž jednu složku tvoří vyvinutý rudý obr spektrálního typu M, ze kterého se hvězdným větrem přenáší hmota na horkého kompaktního průvodce. V případě V 407 Cyg se jedná o dvojici tvořenou dlouhoperiodickou proměnnou typu Mira s pulzační periodou 745 dní a bílým trpaslíkem. Obě tělesa obíhají kolem společného těžiště jednou za 43 let. Vzdálenost soustavy od Země je asi 9000 světelných let.

První spektra V 407 Cyg po zveřejnění zprávy japonských amatérů získali astronomové v Itálii, v Japonsku a ve Francii. Ukazovala dva systémy čar: ostré čáry pomalého ionizovaného hvězdného větru z Miry a široké čáry mohutné rozpínající se obálky, která způsobila pozorované zjasnění. Záření obálky zcela překrylo dříve běžně pozorované spektrum rudého obra. To vše připomínalo chování rekurentní novy RS Oph, novy, jejíž vzplanutí se cyklicky opakují. RS Oph vzplála od konce 19. století šestkrát.

Velké překvapení následovalo několik dní po japonském objevu. Gama teleskop LAT na palubě družice Fermi zaznamenal, že vzplanutí V 407 Cyg se projevilo i zářením gama. To byla skutečná bomba, protože podle dosavadních pozorování i teoretických modelů se astronomové domnívali, že při explozi novy nebo novám podobných objektů se může objevit záření s energií maximálně 1 MeV. Přístroje na palubě družice Fermi ale jasně prokázaly, že vzplanutí V 407 Cyg provázelo intenzivní gama záření v pásmu nad 100 MeV. Toto gama záření patrně vzniklo při interakci obálky novy s prostředím symbiotické hvězdy – hvězdným větrem Miry a společné atmosféry soustavy. Obálka je důsledkem uvolnění termonukleární energie po dlouholetém akumulování hmoty hvězdného větru Miry na povrchu bílého trpaslíka.


Družice Fermi, která byla vypuštěna v červnu 2008, je pojmenována podle amerického fyzika italského původu Enrica Fermiho (1901–1954).

Družice Fermi, původně nazvaná GLAST – Gamma--ray Large Area Space Telescope, byla vypuštěna v červnu 2008. Na vědeckém programu a vývoji přístrojů se podílely instituce z USA, Francie, Itálie, Japonska, Německa a Švédska.

Hlavním přístrojem je velký dalekohled pro oblast záření gama LAT – Large Area Telescope – pro rozsah energií 20 MeV až 300 GeV.

Objev družice Fermi je výsledkem prvního pozorování gama záření pocházejícího z výbuchu novy. V tom je jeho jedinečnost. Až dosud bylo známo, že gama záření přichází ze supernov, aktivních galaktických jader, pulsarů a kvasarů. Od března tohoto roku víme, že zdrojem gama záření mohou být i novy a jim podobné objekty. Je to výzva pro astrofyziky, aby vysvětlili, proč i novy mohou být zdrojem velmi energetického záření v oboru gama.
Dr. Teddy Cheung z Oddělení pro výzkum vesmíru, které je součástí Výzkumné laboratoře Amerického námořnictva, si uvědomil závažnost objevu a zorganizoval celosvětovou kampaň pozorováni V 407 Cygni. Kampaně se zúčastnila i další družice Swift, která sledovala rentgenové záření této zajímavé symbiotické dvojhvězdy, radioteleskopy v Effelsbergu v Německu, OVRO ve Spojených státech a IRAM ve Francii a samozřejmě i pozemní optické dalekohledy vybavené fotometry a spektrografy.

Ondřejovský dvoumetr pořídil první spektrum na konci března a od té doby pokračuje v aktivním sledování objektu. Na 200 astronomů z celého světa pod vedením dr. T. Cheunga pečlivě shromažďovalo a analyzovalo pozorování této jedinečné symbiotické hvězdy V 407 Cygni. Článek o objevu gama záření při výbuchu novy publikoval mezinárodní tým vědců v polovině srpna v prestižním americkém časopise Science. V tomto týmu má své zastoupení i Stelární oddělení Astronomického ústavu AV ČR.

Spektroskopická pozorování V 407 Cygni pokračovala i v jarních a letních měsících letošního roku v Ondřejově a na Kanárských ostrovech. Na základě analýzy profilů spektrálních čar se podařilo vytvořit model výbuchu novy a určit přesnější parametry symbiotické dvojhvězdy V 407 Cygni. Obálka, která vznikla při výbuchu novy, byla výrazně asymetrická, rudý obr v soustavě je 400krát větší než naše Slunce, vzdálenost obou hvězd – rudého obra a bílého trpaslíka – je větší než 900 milionů kilometrů. Tyto parametry se shodují s pozorovaným vzplanutím v oboru gama záření tři dny po zjasnění v optickém pásmu. Výsledky studie, na níž se podílejí také vědci z Ondřejova, astronomové zaslali do evropského astronomického časopisu Astronomy and Astrophysics.

PAVEL KOUBSKÝ,
Astronomický ústav AV ČR, v. v. i.