Trpaslíky na oblohe

V astronómii sa pre rôzne druhy objektov, ktoré vidíme na oblohe, zvyknú používať krásne poetické názvy a prirovnania namiesto suchých terminus technicus, preto v tejto rozprávkovej ríši nájdeme aj obry a trpaslíky.

Trpaslíky sú veľmi rôznorodé objekty a poznáme ich viac druhov. Základné vlastnosti, ktoré ich charakterizujú, najlepšie vyjadríme tak, že si ukážeme, kde bývajú.

Hlavná postupnosť

Predstavte si mapu, ktorá však nie je klasická, keďže ide o  diagram zobrazujúci základné vlastnosti hviezd. Namiesto zemepisnej šírky a dĺžky však na vodorovnej osi bude teplota objektov, ktorá klesá smerom doprava. Namiesto teploty sa častejšie používajú spektrálne typy: O, B, A, F, G, K, M, L, T, Y, ktoré prislúchajú objektom s postupne nižšou teplotou. Na zvislej osi je jasnosť objektov, ktorá stúpa smerom nahor. Jasnosť sa udáva v jednotkách, ktoré nazývame magnitúdy, alebo v jednotkách svietivosti Slnka a v logaritmickej škále. Na diagrame vidíme, že jednotlivé objekty, podobne ako ľudia, nebývajú osamote roztrúsené, ale vytvárajú hustejšie obývané oblasti, akoby osady.

Najviac objektov sa usadilo pozdĺž rieky smerujúcej zhora (vľavo) nadol (vpravo). Túto postupnosť osád rôznych farieb nazývame hlavná postupnosť. Práve tu bývajú bežné trpaslíky. Sú to obyčajné hviezdy. Na to, aby mohli žiariť, potrebujú nejakú obživu. Trpaslíky na hlavnej postupnosti majú o potravu postarané. Vo svojom jadre pomaly spaľujú vodík na hélium, pokým sa im jeho zásoby v jadre neminú. Keď k tomu dôjde, tak sa jednoducho presťahujú do inej osady – doprava a hore – do osady obrov. Tak sa z trpaslíka stane iná hviezda: obor.

Hertzsprungov-Russellov diagram zobrazujúci základné vlastnosti hviezd

Povrchové vrstvy trpaslíkov majú zhruba rovnaké chemické zloženie: asi 90 % vodíka, 10 % hélia a malé množstvá ťažších prvkov. Na spresnenie je potrebné poznamenať, že za hviezdu sa považuje každý svietiaci objekt približne guľového tvaru, držaný pokope vlastnou gravitáciou, ktorý počas značnej časti svojho života produkoval energiu spaľovaním vodíka termonukleárnymi reakciami. Vodíkom sa tu myslí iba tzv. ľahký vodík, zložený z protónu a elektrónu.

Trpaslíky môžu mať rôznu farbu v závislosti od ich povrchovej teploty.

Horúce trpaslíky 

Sú to najhmotnejšie hviezdy, sú viac ako dvakrát ťažšie ako Slnko (M☼). Tie najhorúcejšie sú až 100-krát ťažšie. V dôsledku veľkej hmotnosti je v ich jadre vysoká teplota a tlak, čo spôsobuje, že svoj vodík veľmi rýchlo spália, a tak žijú pomerne krátko, iba milión až miliardu rokov. To je aj jeden z dôvodov, prečo je takýchto hviezd veľmi málo. Hmotnejšie z nich ukončia svoj život výbuchom supernovy. Ostane po nich prach, ktorý recyklujú nové hviezdy alebo z neho môžu vzniknúť planéty a tým aj život.

Teplota na ich povrchu dosahuje viac ako 8-tisíc kelvinov, a tak vyžarujú hlavne v ultrafialovej oblasti. Ich farbu ľudské oko vníma v porovnaní s chladnejšími hviezdami modrejšie, a tak ich niekedy nazývame aj modré trpaslíky, hoci nie sú modré. Ide o pomerne veľké hviezdy, 2- až 20-násobne väčšie ako polomer Slnka (R☼). Ich jadro je veľmi horúce a konvektívne, čo znamená, že sa silno premiešava, akoby vrelo.

Všetky hviezdy sa otáčajú okolo svojej osi. Horúce trpaslíky patria medzi tie rýchlejšie, keďže ich rýchlosť rotovania na rovníku dosahuje často stovky km/s. Podľa spektra ich delíme na typy O, B, A.

Niektoré z nich sú postihnuté zvláštnou chorobou. Na povrchu sa im vyhodia veľké škvrny, ktoré majú výrazne odlišné chemické zloženie ako ich okolie alebo vnútro hviezdy. Zistilo sa, že predispozíciu k takejto chorobe majú hviezdy s pomalšou rotáciou a silnými magnetickými poľami.

Okrem horúcich trpaslíkov poznáme aj chladné trpaslíky. Tie môžeme rozdeliť na žlté, oranžové a červené a opísané sú ďalej v texte.

Žlté trpaslíky 

sú chladnejšie a Slnku podobné hviezdy spektrálneho typu G. Teplota na povrchu dosahuje 5 200 – 6 000 K. Vyžarujú najmä vo viditeľnom svetle s maximom v zelenej farbe. Atmosféra Zeme z toho časť rozptýli (najmä modrú farbu) a potom ich vnímame ako biele, prípadne žltkasté. Ich hmotnosť je asi 0,8 – 1,2 M☼ a aj veľkosťou sú podobné Slnku, ktoré je asi

100-násobne väčšie ako naša Zem.

Biele trpaslíky, ktoré sa nachádzajú v tesných dvojhviezdach, majú dobrodružný život. Kradnú si navzájom hmotu, môžu vybuchovať ako novy, alebo efektne ukončiť svoj život výbuchom supernovy.

Chladnejšie trpaslíky rotujú výrazne pomalšie ako horúce trpaslíky, rýchlosťou iba pár kilometrov za sekundu. Sú to na prvý pohľad relatívne pokojné hviezdy. Keď sa na ne pozrieme bližšie, zistíme, že na ich povrchu to žije. Na rozdiel od horúcich trpaslíkov nemajú konvektívne jadro, ale konvektívne povrchové vrstvy, a preto to tam doslova vrie. S konvekciou a lokálnymi magnetickými poľami súvisia malé tmavé škvrny veľkosti asi Zeme, ako aj občasné erupcie, ktoré tiež môžeme vidieť na Slnku.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v časopise Quark 1/2017.

Časopis Quark si môžete objednať tu alebo na adrese: predplatne@quark.sk

Ján Budaj

Astronomický Ústav SAV

Komentáre