Výzkumy v ASU AV ČR (113): Studium horkých podtrpaslíků

Jako horké podtrpasličí hvězdy označíme hvězdy s hmotnostmi menšími než je Slunce, typicky kolem půl sluneční hmotnosti, spektrálního typu O nebo B, které v Hertzsprungově-Russelově diagramu nalezneme v modrém prodloužení horizontální větve. Jde o kompaktní vyvinuté hvězdy, v jejichž jádře dochází ke spalování helia.

Atmosféry těchto hvězd mohou být bohaté na vodík (takové označujeme jako sdB) nebo helium (sdO). Z vývojových modelů se zdá, že vodíková obálka těchto hvězd musí být velmi tenká, s hmotností menší než tisícina hmotnosti Slunce. Je tedy zřejmé, že převážná část původní obálky musela být z hvězdy odstraněna. K tomu došlo pravděpodobně působením hvězdného průvodce v době, kdy se hvězda vyvinula do stádia rudého obra a předala atmosféru a vnější vrstvy souputnici buď přetokem přes Rocheův lalok, nebo dokonce formováním společné obálky.

Podle této hypotézy bychom tedy neměli nalézt osamoceného horkého podtrpaslíka. Přesto jich je v pozorováních několik známo. Odborníci mají vysvětlení i pro takovou odchylku od jinak slibné hypotézy – osamocení horcí podtrpaslíci jsou výsledkem dvojhvězdného vývoje, který došel při vývoji ve společné obálce až ke srážce dvou heliových bílých trpaslíků. Pokud byla celková hmotnost obou trpaslíků ve výsledku menší než Chandrasekharova mez, nemuselo během jejich splynutí dojít k explozi supernovy.

Dvaadvacet studovaných horkých podtrpaslíků bylo týmem astronomů vybráno předem na základě ultrafialových pozorování shrnutých v katalogu připraveném již dříve stejnými autory, všechny studované hvězdy jsou také zahrnuty v katalogu celooblohové přehlídky GALEX. Všechny vybrané hvězdy byly proměřeny spektrografem FEROS, což je přístroj s velmi vysokým spektrálním rozlišením namontovaný na 2,2metrovém dalekohledu observatoře La Silla v Chile. Celkově bylo pořízeno 136 kvalitních spekter během šesti pozorovacích kampaní v listopadu 2014 až září 2017.

Z dvaadvaceti studovaných hvězd bylo jen šest exemplářů, které nevykazovaly zjevné známky dvojhvězdnosti. Zbylí podtrpaslíci byli v pěti případech doprovázeni bílým trpaslíkem, v jednom červeným trpaslíkem, v jednom červeným obrem, v osmi hvězdou hlavní posloupnosti (převážně spektrálních typů F a G) a v jednom případě podobrem spektrální třídy F. Vývojově je zajímavá zejména kombinace podtrpaslíka a rudého obra v hvězdě GALEX J2038-2657, která v budoucnosti s vysokou pravděpodobností projde druhou fází vývoje ve společné obálce. To povede ke vzniku těsného dvojitě degenerovaného systému dvou bílých trpaslíků s celkovou hmotností 1,2 až 1,4 hmotnosti Slunce. Tento systém pak bude horkým kandidátem na předchůdce výbuchu supernovy typu Ia, až se dvojice trpaslíků srazí.

U třech exemplářů bylo možné provést detailní spektroskopickou studii a určit povrchové chemické složení těchto hvězd. Výsledky ukazují, že to je do jisté míry anomální ve srovnání s chemickým složením Slunce, přítomno je například zvýšené zastoupení dusíku nebo argonu. Autoři poukazují, že teoretické studie očekávají u podtrpasličích hvězd nehomogenity chemického složení ve vertikálním směru, což může mimo jiné ovlivnit odhady věku hvězdy, prováděné ze spektra.  

Celkově vzato jsou horcí podtrpaslíci velmi zajímavou skupinou hvězd, na níž je možné přímo studovat efekty dvojhvězdného vývoje a přenosu hmoty v těsných dvojhvězdách.

REFERENCE

Vennes, S., Németh, P., Kawka, A., A FEROS Survey of Hot Subdwarf Stars, Open Astronomy 27 (2017) 7-13

KONTAKTY

Dr. Stéphane Vennes, Ph. D.
Email: vennes@sunstel.asu.cas.cz
Dr. Péter Németh, Ph. D.
Email: peter.nemeth@astroserver.org
Dr. Adéla Kawka, Ph. D.
Email: kawka@sunstel.asu.cas.cz

Stelární oddělení Astronomického ústavu AV ČR

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Stelární oddělení ASU AV ČR

Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.