Hvězdná uskupení (v naší Galaxii)
málopočetné skupiny hvězd - dvojhvězdy,
trojhvězdy, čtyřhvězdy...
hvězdokupy
• kulové
• otevřené
- pohybové
• hybridní
asociace
Málopočetné skupiny hvězd – hvězdné soustavy (multiple stars)
dvojhvězdy – Sírius, Prokyon – hvězda hl. posloupnosti + bílý trpaslík
Mira Ceti – pulsující proměnná
δ Cep – cefeida; ε Aur - zákrytová dvojhvězda …
trojhvězda - Polárka – trojhvězda, jedna složka velmi blízká k hlavní složce
α Cen – hlavní dvojhvězda – žlutí trpaslíci (A+B) + červený trpaslík Proxima;
vzdálenost A-B = 11 AU, (A+B) - C ~15,000 AU
β Per - Algol A,B,C
HD 188753 – trojhvězda (3 trpaslíci)149 ly od Země
čtyřhvězda (quadruple) - 4 Cen
Mizar - Castelli a Galileo, později spektroskopie Mizaru A a B => obě dvojhvězdy
HD 98800, ε Lyr, V994 Her (zákrytová) …
pětihvězda (quintuple) - 91 Aqr, δ Ori, σ Ori
1SWASP J093010.78+533859.5 (zákr.), …
šestihvězda (sextuple)
Castor (+YY Gem), β Tuc, γ Vel, ADS 9731 CrB,
κ Tau, Alcor (je-li součástí systému Mizaru) …
TIC 168789840 – 6násobně zákrytová
sedmihvězda (septuple)
ν Sco, AR Cas, DN UMa
katalog vícenásobných soustav:
Tokovinin (2018)
http://www.ctio.noao.edu/~atokovin/stars/
neúplný - výběrové efekty
výzkum pokračuje
možné hierarchie soustav
skuteční sousedé:
V 994 Her (Lee et al. 2008)
BV + BW Dra (Batten & Hardie1965; Batten & Lu 1986)
KIC 4247791 (Lehmann et al. 2012)
CzeV343 (Cagas & Pejcha 2012)
V441+V442 UMa (Lohr et al, 2015)
TIC 168789840 Eri (Powell et al., 2021)
sousedé jen „na oko“ – příklady z pozorování:
DG + MZ Lac
CO + GX Lac
GU + EF Ori
QS + QT Cyg, QU + QX Cyg
V994 Her
(Chung-Uk Lee et al.,2008)
CzeV343
GSC 02405-01886
5h 48m 24.008s +30°57‘03.64‘‘ (J2000)
V ~ 13.5 mag
(Cagas & Pejcha 2012)
GSC 03807-00759=
=1SWASP J093010.78+533859.5
V441 UMa
V442 UMa
Pozorování 60cm dalekohledem
Observatoře MU na Kraví hoře
(Lohr et al, 2015)
BV + BW Dra
čtverný systém!
BV Dra = ADS 9537 A
EW/KW
P = 0.3500671 d
ADS 9537 B = BW Dra (16.3")
EW/KW
P = 0.2921671 d
BW
BV
(měření dr. Liška)
Dvojhvězdy
většina, více než 50 %, … - úvod v knihách a článcích
o dvojhvězdách, např. J. Schombert - Univ. of Oregon - 85 % !
1983 – Abt – v okolí Slunce
~60-70% hvězd – dvojhvězdy nebo vícenásobné systémy
2006 – Lada – většina hvězdných soustav (až 2/3) vytvořených v Galaxii jsou
samotné hvězdy!
typická hvězda v Galaxii – červený trpaslík (RD)
jen u 43 ze 171 RD jako primárních složek dvojhvězd do 10 pc (32.6 ly)
od Slunce je RD nebo hnědý trpaslík
2010 – Richichi et al. – zákryty hvězd Měsícem s VLT
– ze 191 hvězd 16 dvojhvězd a 2 trojhvězdy
2011 – ze 184 hvězd 24 dvojhvězd nebo více
-násobných soustav
Dvojhvězdnost podle spektrálního typu
O – prakticky všechny hvězdy (Mason et al. 1998)
B/A – téměř všechny hvězdy (Shatsky & Tokovinin 2002;
Kobulnicky & Fryer 2007; Kouwenhoven et al. 2007b)
ve dvojhvězdách a vícenásobných systémech
F3−G2 – 55 % v systémech (Abt & Levy 1976)
sluneční typ – 44 % v soustavách 2- až 4-četných (Raghavan et al. 2010)
F7−G9 – ~60 % CORAVEL spektroskopická studie (Duquennoy & Mayor 1991)
M - 30−40 % (Fischer & Marcy 1992; Leinert et al. 1997; Reid & Gizis 1997)
pozdní M-typ a hnědí trpaslíci - 10−30 % (např. Gizis et al. 2003; Close et al. 2003;
Bouy et al. 2003; Burgasser et al. 2003; Siegler et al. 2005; Ahmic et al. 2007; Maxted et
al. 2008; Joergens 2008).
P. Elliott et al. (2014)
Rozmanitost světa dvojhvězd
doba oběhu:
226 s - Swift J0525.6+2416 (16 mag V) ČT+BT, 321 s - HM Cnc (21 mag I) – 2 BT;
9,5 min (V407 Vul), 18 min (AM CVn), 46 min (GP Com), 4.7 h (UX UMa)
-> 27.2 roku (ε Aur), 69.1 roku (AS LMi) a možná i WY Gem (64.5 roku)
poloosa trajektorie: a < řádově 0.01 Rʘ ~ 10 au a více
excentricita: 0.975 ! (2 dvojhv., které jsou součástí čtyřhvězd – GJ 586, 41 Dra)
složky dvojhvězdy: jakýkoli typ hvězd, mrtvé nebo „živé“, mladé nebo staré, PMS,
neutronové hvězdy, černé díry, planety a hnědí trpaslíci
zvláštnosti: akreční disky, plynné proudy, společné obálky
Rozdělení dvojhvězd
(viz 1. přednáška)
podle metody pozorování
• vizuální – Galileo, Castelli (1616); Michell (1767), Herschel (1782)
• astrometrické – Bessell (1844), Clark (1862) – Sírius
• spektroskopické – Mauryová, Pickering (1887-9); SB1 x SB2
• zákrytové – Pigott, Goodricke (1782-3), Vogel (1889)
podle konfigurace systému (Kuiper, Kopal)
• oddělené/detached
• polodotykové/semi-detached
• kontaktní/contact (overcontact)
• double-contact (Wilson)
Rozdělení zákrytových dvojhvězd
podle světelných křivek
W UMa
β Lyraealgolidy
extrémy
Základní parametry hvězd
obecný cíl – popis studovaných soustav = určení parametrů (hmotností
a poloměrů složek, sklonu trajektorie…)
co k tomu potřebujeme?
• fotometrie – světelné křivky aspoň ve dvou barvách,
• spektroskopie – křivka radiálních rychlostí – SB2,
• interferometrie,
• astrometrie,
• dlouhé série okamžiků minim.
Řešení světelných křivek
– zhruba 25 programů
(PHOEBE, Nightfall, WD,
FOTEL, Roche... BM3)
Ukázka výsledků
jednoduchá varianta
- oddělený systém
- kruhová trajektorie
Excentricita = komplikace
ale řešitelná
Změny v O-C diagramech
časy minima jasnosti:
O observed
C calculated
Velmi hmotné hvězdy – důležité např. pro emisi ionizujícího záření, chemický
vývoj galaxie, energetické fenomény => potřebujeme dobrý popis jejich vývoje po
opuštění hlavní posloupnosti nulového stáří (ZAMS)
Problém: zatím rozporuplné výsledky vnitřní stavby z modelování a astroseismologie
Hvězdy s malou hmotností
Problém: teoretické modely neodpovídají pozorováním
Určené parametry z modelů:
- podhodnocené poloměry hvězd o cca 10%,
- nadhodnocené teploty o cca 5%
⇒ graf závislosti hmotnost-svítivost vypadá ok!
málo studovaných málo hmotných dvojhvězd
např. YY Gem, CM Dra, CU Cnc, GU Boo ...
Pravděpodobné vysvětlení: hvězdná aktivita
Dvojhvězdy - indikátory vzdáleností
řada indikátorů – každý z nich je použit pro kalibraci následujícího
⇒ příčky kosmického žebříku
- Sluneční soustava,
- okolní hvězdy a hvězdokupy,
- místní skupina galaxií,
- vzdálené galaxie.
2 způsoby:
 vizuální dvojhvězdy – orbitální paralaxa – z kombinace astrometrie
a řešení křivky RVs,
 EBs – „standardní svíčky“ – z řešení světelných křivek a křivek RVs ->
svítivosti/zářivé výkony složek –> vzdálenost (zářivý tok klesá se
čtvercem vzdálenosti)
1940 – teoreticky Gaposchkinová ... 1996 Paczynski
od r. 1998 – určení vzdálenosti LMC, SMC, M31, M33 aj., u MCs i tvaru
2004 – Plejády - HD 23642; Munari a kol. (132 ± 2 pc), Southworth a kol.
(139 ± 4 pc)
Hvězdokupy
Typy (v naší Galaxii):
o kulové
o otevřené
o hybridní?
jinak obecně hvězdokupy
(star clusters)
• hvězdná uskupení desítek až milionů hvězd
• společný původ
• gravitačně vázané
ale
méně početná uskupení (otevřené hvězdokupy, pohybové
hvězdokupy, asociace) – dlouhodobě nestabilní, rozpadají se
Kulové hvězdokupy
přibližně kulového tvaru
135-200 v Galaxii
počet hvězd – řádově 104 - 106
průměr – 10 - 400 ly => malé vzdálenosti mezi členy
stáří a vznik dosud zcela neobjasněny
distribuce KH v Galaxii: symetricky kolem středu
v kouli o r = 70000 ly, více směrem ke středu
kulové hvězdokupy v naší Galaxii; pozadí COBE
Omega Cen
M80
Kulové hvězdokupy
stáří – 10 až 13 mld let
ale
zastoupení dvojhvězd => věk jen 9 mld?
dva typy – KH v kulové složce, menší metalicita, neúčastní se
rotačního pohybu Galaxie x KH v disku, mladší
členové: hvězdy s vyšším Z => staré červené a žluté hvězdy
o hmotnostech < 2 Mʘ => populace II
výjimky – modří obři (blue stargglers, modří
opozdilci) – různé teorie vzniku:
splynutí hvězd,
hvězdy zachycené hvězdokupou …
modří opozdilci v NGC 6397
HRD 14 kulových hvězdokup (rozlišení metalicity) – měření z GAIA
KH v Galaxii, M31 vznik krátce po vzniku vesmíru x v LMC, SMC mnohem mladší
47 Tuc
M13
α, β Cen
ω Cen
Cru
Otevřené hvězdokupy
tvar nepravidelný
počet hvězd – řádově desítky až stovky,
výjimečně více
průměr – 5 - 50 ly (většinou do 20 ly)
slabě gravitačně vázané => rozpadají se
členové:
mladé modré (zářivé) hvězdy – žijí krátce, ale OH se dříve rozpadne
hvězdy populace I
počet OH v Galaxii: cca 2100, ale jen několik set prozkoumaných! - WEBDA
umístění v Galaxii: galaktický disk
třídy: 1. všechny hvězdy na HP (Plejády)
2. většina hvězd na HP, ale malá část už na větvi obrů (Jesličky)
3. starší žlutí a červení obři (M67)
K čemu jsou dobré hvězdokupy
• Rozdělení vzniku hvězd v čase v Galaxii a určení počáteční a dnešní
funkce hmoty (statistika hvězd dle hmotností).
• Význam metalicity při zrodu a vývoji hvězd, výzkum gradientu metalicity
v Galaxii.
• Korelace mezi věkem hvězd a jejich polohou v Galaxii.
• Přesnější určení závislosti perioda - zářivý výkon pro pulzující proměnné
hvězdy, které jsou standardními svíčkami na kosmologických škálách.
• Statistická analýza astrofyzikálních procesů pro různé skupiny hvězd jako
chemicky pekuliární hvězdy, hvězdy spektrálního typu B s emisními
čarami a další.
• Detailní analýza kritérií členství hvězd v jednotlivých otevřených
hvězdokupách.
• Vývoj gravitačně vázaných seskupení hvězd.
• Struktura a dynamika Galaxie
Vznik a vývoj
vznik – v oblastech tvorby hvězd (GMCs), probíhá
neustále, např. v HII oblasti mlhoviny v Orionu
věk – většinou řádově miliony let, jen výjimečně
delší než 1 mld let (hybridy?)
zánik – rozpadem – vlastní pohyby, působení okolí
(slapy, srážky s mračny…), vypařováním
NGC 6357
NGC 6791 - jedna z nejstarších a největších známých otevřených hvězdokup
ale !
počet hvězd – tisíce, jenže starých 8 miliard let!
navíc s vysokým obsahem těžších prvků!
ale staré hvězdy by měly mít Z malé (v Galaxii se kovy hromadí jen pomalu)!
⇒ NGC 6791 jedna z nejstudovanějších
hvězdokup
možné vysvětlení:
pochází ze středu Galaxie…
Hybridní?
dvě možnosti
- hvězdokupy přestávají být gravitačně vázané a rozpadají se
- nově vznikající hvězdokupy – hvězdy mají podobné trajektorie v prostoru
=> hvězdné asociace nebo pohybové hvězdokupy
pohybové hvězdokupy:
 Ursa Maior (Collinder 285) – hvězdy od Velkého Vozu, Cep až po TrA!
Slunce uvnitř, ale není členem (jiná trajektorie, věk, chem. složení)
 Hyády
 Jesličky a další
hvězdné asociace:
objev - Վիկտոր Համազասպի Համբարձումյան
Viktor Amazaspovič Ambarcumjan
 O asociace – masivní hvězdy, např. v Orionu, středem Trapez
 OB asociace – nejbližší Sco-Cen asociace
 R asociace – hvězdy střední hmotnosti se zbytky původní látky (reflexní
mlhoviny, např. Mon R2)
 T asociace – hvězdy s malou hmotností v původní mlhovině (T Tauri)
„Volnější“ hvězdná uskupení (v rámci Galaxie)
Ara OB1