Výzkumy v ASU AV ČR (115): Původ viditelného záření ve hvězdných supererupcích
Od objevu hvězdných supererupcí detekovaných jako vedlejší produkt hledače exoplanet Kepler byly tyto extrémní jevy podobné slunečním erupcím studovány velmi detailně. Odvozené energie těchto erupcí jsou o několik řádů vyšší než energie mohutných erupcí na Slunci. Petr Heinzel z ASU a Kazunari Shibata z Japonska studovali možnost, že by k viditelnému záření detekovanému při supererupci mohly přispívat i celé erupční smyčky.
O hvězdných erupcích se vědělo již dávno, dokonce v dobách fotografických desek byla občas u některých typů hvězd detekována zjasnění o mnoho magnitud. Nový dech tato disciplína nabrala s vypuštěním satelitu NASA Kepler, hledače exoplanet, v jehož pozorovací síti uvízlo i mnoho eruptivních hvězd podobných Slunci. Astronomové začali používat termín „supererupce“, neboť odvozené energie těchto jevů výrazně převyšovaly energie erupcí slunečních nebo běžných erupcí hvězdných.
Energie erupcí jsou však počítány za mnoha zjednodušujících předpokladů vycházejících ze zkušenosti se slunečními erupcemi. Detailní pozorování však ukazují, že v případě slunečních erupcí jsou kromě vláken erupce zdrojem emise ve viditelné oblasti spektra také velké smyčky, které se bezprostředně po maximu erupce formují. Tyto smyčky jsou relativně tenké, avšak dlouhé a na Slunci vytvářejí rozsáhlé arkády. V případě Slunce jsou však nepodstatným zdrojem záření ve viditelném kontinuu (tj. emise, kterou u hvězd detekuje Kepler) a to především proto, že hustota látky v nich je relativně nízká.
Petr Heinzel z ASU spolu se svým japonským kolegou provedli analytické odhady stejné situace u jiných typů hvězd, s konkrétní vazbou na ty supereruptivní. A výpočty ukazují, že v případě těchto objektů, zejména pak eruptivních červených trpaslíků, je možná emise erupčních smyček ve viditelném kontinuu nezanedbatelná, protože jednak tyto smyčky zabírají celkově výrazně větší plochu než v případě Slunce a navíc může být jejich hustota mnohem vyšší než ve slunečním případě a tedy i specifická intenzita záření bude vyšší (roste s kvadrátem hustoty). Autoři se domnívají, že smyčky by zdrojem záření ve viditelné oblasti byly i ve vrcholové fázi erupce, kdy již eruptivní vlákna začínají slábnout.
Autoři navíc ukazují, že v případě červených trpaslíků, kde by hustota elektronů mohla dosáhnout až na hodnoty 1013 cm-3 nebo i více, by k udržení stabilních smyček bylo zapotřebí koronální magnetické pole o intenzitě asi 1000 G, což je alespoň třikrát více než odhadovaná hodnota magnetického pole ve smyčkách slunečních erupcí. Na stranu druhou, trpaslíci s obrovskými skvrnami mají podmínky pro to, aby koronální pole těchto intenzit v jejich okolí byla možná. V takovém případě by celková intenzita záření erupčních smyček v bílém světle mohla snadno překročit intenzitu záření vláken samotné erupce.
Tato hypotéza se zdá být konzistentní s pozorováními Kepleru, každopádně však vyžaduje další prověření a spektra v budoucnu pořízená právě během supererupce by mohla dát odpověď na otázku, do jaké míry reprezentuje realitu. Pokud je totiž tato hypotéza správná, může mít i značné důsledky na stanovení celkové energetické bilance supererupcí, což je klíčové pro odhad vlivu těchto extrémních jevů na případné okolní planety a na jejich atmosféry.
REFERENCE
Heinzel, P. & Shibata, K., Can flare loops contribute to the white-light emission of stellar superflares? The Astrophysical Journal, v tisku, preprint ArXiv:1804.09656
KONTAKT
prof. RNDr. Petr Heinzel, DrSc.
Sluneční oddělení Astronomického ústavu AV ČR
Email: petr.heinzel@asu.cas.cz
Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Sluneční oddělení ASU AV ČR
Převzato: Astronomický ústav AV ČR, v.v.i.