Výzkumy v AsÚ AV ČR (31): Dlouhodobé změny aktivity kataklyzmické proměnné V1223 Sgr
Kataklyzmické proměnné hvězdy jsou význačnou a zajímavou skupinou proměnných hvězd se společným jmenovatelem, jímž je přítomnost kompaktní komponenty (nejčastěji bílého trpaslíka) v těsném dvojhvězdném systému. Skupina astrofyziky vysokých energií stelárního oddělení AsÚ se kataklyzmickými proměnnými zabývá již delší dobu. Ve svém článku shrnuje Vojtěch Šimon studium jedné z nich – proměnné V1223 Sgr.
Kromě přítomnosti kompaktní komponenty je společným jmenovatelem kataklyzmických proměnných hvězd jejich nepravidelnost a velký rozdíl jasnosti mezi dvěma stavy – stavem s vysokou aktivitou a stavem s nízkou aktivitou. Změny jasnosti jsou způsobeny proměnným přetokem hmoty ze sekundární komponenty na kompaktní primár. V systému se tak vytváří akreční disk, v němž probíhají nejrůznější procesy, jejichž výsledkem je nepravidelné zjasňování v závislosti na rychlosti přetoku hmoty. Mezi zástupce této skupiny patří také například všem dobře známé novy, kdy dojde k prudkému zjasnění po zážehu termonukleární reakce v atmosféře bílého trpaslíka. Mezi další typy patří například rekurentní novy, trpasličí novy nebo polary.
Polary jsou obzvláště zajímavé, neboť v tomto případě má bílý trpaslík silné magnetické pole, které zcela zabraňuje vzniku akrečního disku. Hmota pak přetéká skrz Lagrangeův bod L1 ze sekundáru přímo na bílého trpaslíka. Vzhledem k přítomnosti silného magnetického pole je záření přicházející od polarů silně polarizováno, od toho jejich název.
Je-li magnetické pole bílého trpaslíka slabší, nedokáže zabránit vzniku akrečního disku zcela, disk se vytvoří dále od primární komponenty, než je obvyklé. Látka pak přitéká na bílého trpaslíka podél siločar magnetického pole, padá tedy k jeho magnetickým pólům. Mluvíme o tzv. přechodném polaru. Přechod ze stavu s vysokou aktivitou, v němž přechodné polary tráví většinu času, do stavu s nízkou aktivitou je odborníky vysvětlován poklesem přetoku hmoty ze sekundáru. Vzhledem k tomu, že hloubka minim je různá pro různé události, očekává se, že míra poklesu přetoku hmoty také není vždy stejná.
U některých kataklyzmických proměnných je přímočarým mechanismem k vysvětlení změn v přetoku hmoty přítomnost velkých skvrn ve fotosféře sekundární složky. Pokud se taková skvrna nachází v blízkosti bodu L1, nižší hustota látky v magnetizované atmosféře sekundáru přirozeně vysvětlí pokles přetoku hmoty a tak přechod systému do stavu s nízkou aktivitou.
V. Šimon se zaměřil na změny jasnosti přechodného polaru V1223 Sgr, jehož jasnost ve vysokém stavu činí 13 magnitud, avšak ve stavu nízkém klesá hluboko pod 16 magnitud. Tato hvězda se nachází ve vzdálenosti 527 parseků, obě složky okolo sebe obíhají jednou za 3,36 hodiny a odhadnutá rotační perioda bílého trpaslíka činí 746 sekund (tato modulace je patrná v pozorováních provedených v rentgenové oblasti spektra). V. Šimona zajímala zejména dlouhodobá proměnnost této hvězdy. Pro tento úkol využil mnohá archivní pozorování prováděná ještě na fotografické desky. Hlavním materiálem byly desky z Harvardské observatoře pokrývající léta 1931 až 1986, doplňkovým pak desky z observatoře v německém Bambergu (1964-1970), elektronické CCD snímky z polského přehlídkového projektu ASAS-3 (2001-2009) a americké přehlídky NSVS (1999).
Z analýzy histogramů jasnosti vyplynulo, že hvězdu nachází pozorovatelé ve velmi široké spektru jasností, stavy s vysokou aktivitou jsou nezřetelně odděleny od stavů s aktivitou nízkou. Spodní hranice jasnosti odpovídající nízké aktivitě je nejasná, což svědčí o velmi proměnném přetoku hmoty v minimech. Hranice vysoké aktivity se zdá být lépe definována (a zřejmě je dána maximálním možným přetokem hmoty v systému), ani tato nemá ostře definovanou jasnost, zřejmě proto, že výměna hmoty není ani v tomto případě v rovnováze.
Měření z přehlídky ASAS-3 mají tu výhodu, že poskytují podstatně lepší časové pokrytí světelné křivky. Z nich je zřejmé, že se stavy s nízkou aktivitou u V1223 Sgr opakují. Periodová analýza spolehlivě prokázala cyklus s délkou 1092 dní, který V. Šimon interpretuje jako důsledek probíhajícího cyklu aktivity na sekundární složce, ne nepodobnému jedenáctiletému cyklu sluneční aktivity. K variaci světelných změn nejspíše přispívá i diferenciální rotace sekundáru.
V. Šimon uzavírá, že ke spolehlivému popisu přechodů ze stavů s vysokou aktivitou ke stavům s nízkou aktivitou je zapotřebí provést ještě hodně doplňkových pozorování. Současně připomíná, že velké množství užitečných pozorování bylo provedeno v minulosti s pomocí technologií, které v současnosti považujeme za zastaralé. To by však nemělo být důvodem k jejich ignoranci, neboť tato měření mohou stále obsahovat velké množství cenných informací.
Popiska fotografie v úvodu článku: Představa malíře o vzhledu přechodného polaru. Bílý trpaslík a stará hvězda se obíhají tak těsně, že sekundár vyplňuje svůj Rocheův lalok a hmota přetéká na primární složku. Silné magnetické pole bílého trpaslíka však zabraňuje vzniku plnohodnotného akrečního disku. Hvězdné skvrny na sekundáru mohou být odpovědné za změny v rychlosti přetoku hmoty. (c) Mark Garlick.
Reference: Šimon, V., Changing patterns of teh long-term activity of the intermediate polar V1224 Sgr, New Astronomy 33 (2014) 44-51.
Kontakt: RNDr. Vojtěch Šimon, Ph.D., simon@asu.cas.cz
Převzato: Astronomický ústav AV ČR