Klávesové zkratky na tomto webu - základní
Přeskočit hlavičku portálu

Nejstarší hvězda naší Galaxie. Jak se pozná stáří hvězd?

4. 05. 2017 8:00:03
Stáří našeho vesmíru se dá určit poměrně přesně. Jak jsou na tom ale jednotlivé hvězdy? Podívejme se na triky, které používají astronomové k určení jejich stáří. (délka blogu 7 min.)

Stáří hvězdy prozradí její složení

Před pár lety objevili vědci v naší Galaxii zajímavou hvězdu. Není dokonce ani moc vzdálená, dělí nás od ní jen zhruba 6000 světelných roků. Její ovšem starší než Galaxie. Je dokonce starší, než většina hvězd ve vesmíru. Vznikla před 13,6 miliardami roků. Znamená to, že patří k prvním hvězdám, které se zažehly po velkém třesku. Stará hvězda dostala trochu krkolomné jméno SMSS J031300.36-670839.3.

Informace o jejím stáří máme z hvězdného spektra. Chybí v něm spektrální linie železa. Co má železo společného se stářím hvězd?

Železo chybí uvnitř nejstarších hvězd proto, že tehdy ve vesmíru ještě neexistovalo. První generace hvězd se tvořila z původního materiálu, který vznikl při velkém třesku. Ten se skládal zhruba ze tří čtvrtin vodíku a čtvrtiny helia. Všechny prvky, které jsou těžší než helium, vznikly spalováním vodíku nebo helia při vysokém tlaku a teplotě v jádrech těchto prvních hvězd, které byly často velice hmotné. Když na konci svého života vybuchovaly jako supernova, zamořily své okolí těžšími prvky. Ty potom nacházíme ve hmotě, ze které se formovaly další dvě generace hvězd (dnes ve vesmíru nacházíme celkem tři generace).

Nedaleká velice stará hvězda vznikla nejspíše z odpadu, který do nejbližšího vesmíru vymrštila super- nebo hypernova, která patřila k úplně prvním hvězdám ve vesmíru. Původní hypernova zkolabovala a stala se z ní černá díra. Naše nepříliš vzdálená hvězda v sobě nese prvky, které jsou těžší než helium, ale není v ní žádné železo. To totiž při kolapsu super- nebo hypernovy navždy zmizelo za horizontem událostí v centru černé díry.

Vědci si dále mohou pomoci analýzou světla této zvláštní staré hvězdy. Spektrální analýza odhaluje stupen zralosti hvězd a tím i jejich přibližné stáří. S její pomocí s dá například zjistit koncentrace radioaktivních izotopů v materiálu hvězdy. Ze známých poločasů rozpadu těchto izotopů případně při porovnání různých izotopů různých prvků se dá odhadnout stáří hvězdy.

Odhad stáří hvězdy pomocí Herztsprung-Russellova diagramu

Základem pro odhad věku hvězdy se může stát její pozice na Hertzsprung-Russellově diagramu (HR-diagram viz minulý blog).

Malé opakování – vývoj hvězdy:

Hvězdy procházejí během svého vývoje různými stádii, během kterých spalují prvky ve svém nitru pomocí termonukleární fúze. Vznikají přitom stále těžší a těžší prvky. Nejtěžším chemickým prvkem, který může touto cestou v nitru hvězdy vzniknout, je železo. Pokud bychom chtěli ze železa termonukleární fúzí získat ještě těžší prvky, museli bychom reakci dodávat energii, místo aby se při fúzi uvolňovala. Vznik prvků těžších než železo se tedy hvězdou nedá použít jako zdroj energie.

Malé opakování – pohyb hvězd v rámci HR-diagramu:

Zatímco hvězda spaluje (nejlehčí a nerozšířenější vesmírný chemický prvek) vodík na helium, nachází se na tzv. hlavní posloupnosti v HR-diagramu. Čím hmotnější je hvězda, tím výše a tím více vlevo se na diagramu nachází.

Doba, kterou bude hvězda potřebovat pro jednotlivé druhy termonukleárních reakcí, se dá poměrně lehce vypočítat. Čím hmotnější je hvězda, tím jasnější je a tím rychleji vypotřebovává zásoby svého paliva.

Na horním diagramu vidíte na vodorovné ose rozdělení hvězd do různých spektrálních tříd (O, B, A, F, G, K, M). Horké, těžké a namodralé hvězdy typu O například setrvávají na hlavní posloupnosti jen přibližně 2 000 000 let. Hvězdy označené spektrální třídou B už na ní zůstanou 10 – 70 miliónů let. Hvězdy se spektrální třídou A mohou na hlavní posloupnosti zůstat 300 miliónů let. Ještě déle vychutnávají stabilní část svého vývoje hvězdy typu F (1,7 miliardy let) nebo hvězdy typu našeho Slunce se spektrální třídou G (7 miliard let). Nejdéle žijí stabilním životem malé hvězdy s relativně chladným povrchem spektrální třídy K (14 miliard let) a M (50 miliard let).

Jakmile hvězda vypotřebuje své původní vodíkové palivo, opouští hlavní posloupnost, červená, zvětšuje svůj objem a začne postupovat mezi rudé obry nebo veleobry (v diagramu vpravo nahoře).

Jakým způsobem tyto vědomosti pomáhají v určení stáří hvězd?

Vědci si pomáhají malým trikem. Neurčují stáří jednotlivých hvězd, ale využívají faktu, že hvězdy často vznikají ve větších společenstvích, jakými jsou například otevřené hvězdokupy. Mají stejné nebo hodně podobné složení a stáří, liší se jen svou hmotností. Na počátku existence hvězdokupy se nacházejí její hvězdy na hlavní posloupnosti, jak ale hvězdokupa stárne, začínají posloupnost postupně opouštět těžší hvězdy s vyšší povrchovou teplotou. Stačí tedy nanést hvězdy určité hvězdokupy do HR-diagramu a určit bod, ve kterém je přerušena hlavní posloupnost. Doba, kterou na ní stráví různě těžké hvězdy, je totiž známa.

Pokud se ve hvězdokupě vyskytují převážně hvězdy typu trpaslíků, je tedy zřejmé, že je útvar velice starý. Jako příklad může posloužit hvězdokupa s názvem M3.

M3 je od nás vzdálena kolem 30 000 světelných roků. Je jednou ze zhruba 150 hvězdokup v halo (obálce) naší Galaxie. Jednotlivé barvy centra hvězdokupy na obrázku nerozeznáte, ale barvy hvězd, které jsou okrajové, se dají rozeznat poměrně dobře. Naprostá většina hvězd M3 je starší než 10 miliard let.

Rotace a stáří hvězdy

Technický vývoj teleskopů umožňuje další, tentokrát hodně přesnou metodu. Využívá se při ní vztahu mezi dobou rotace, hmotností a stářím hvězdy. Rychlost rotace se v průběhu života hvězdy snižuje. Je ale také závislá na její počáteční hmotnosti. Těžké hvězdy rotují zpravidla rychleji než lehké kolegyně.

Rotaci hvězd dnes umí astronomové pozorovat například díky vesmírnému teleskopu Kepler. Skvrny, které se nacházejí na povrchu hvězdy, snižují během otočky kolem vlastní osy její jasnost. I když se jedná o velice malou změnu, dnešní technika je již schopná zaregistrovat i takové minimální změny jasnosti.

Na závěr malá hádanka: na jednom z obrázků je znázorněn HR-diagram dvou kulových hvězdokup, M67 a NGC188. Která z nich je mladší a který je starší?

Zdroje: „Calibrating a precise clock for cool stars“, Søren Meibom et al.; Nature, 2015 Søren Meibom, Harvard­Smithsonian Center for Astrophysics. NASA a Spektrum.de. https://www.youtube.com/watch?v=Yt8TLXGKiLU

Autor: Dana Tenzler | čtvrtek 4.5.2017 8:00 | karma článku: 23.92 | přečteno: 666x

Další články blogera

Dana Tenzler

Velké finále díl 1., Cassini-Huygens a jeho nelehká cesta k Saturnu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb - bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi do vzdálené části sluneční soustavy.

22.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 18.34 | Přečteno: 242 | Diskuse

Dana Tenzler

Fyzika v kuchyni – tlakový hrnec

Je skoro tak starý jako Galileův dalekohled. Dnes ho najdete v téměř každé kuchyni. O obyčejných věcech často moc nepřemýšlíme. Ptali jste se někdy, proč se v něm vaří potraviny rychleji než v obyčejných hrncích? Délka textu 9 min

19.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 28.08 | Přečteno: 740 | Diskuse

Dana Tenzler

Oteplování klimatu – stoupá opravdu koncentrace CO2 v atmosféře?

Jakou výpovědní hodnotu mají grafy a měření? Proč klimaaktivisté téměř nikdy neudávají chybu měření? Kritický pohled do zákulisí klimatického cirkusu. (délka blogu 15 minut)

15.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 39.12 | Přečteno: 2551 | Diskuse

Dana Tenzler

Oteplování planety – skutečně je zvyšování teploty reálné?

Opravdu se naše klima otepluje? Jsou teploty, které měří meteorologové skutečně vyšší než ty, které panovaly před sto lety? A jakou roli hrají v těchto měřeních chyby? Názor meteorologa. (délka blogu 10 min.)

12.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 41.63 | Přečteno: 3393 | Diskuse

Další články z rubriky Věda

Libor Čermák

Za tajemstvím červnových obrazců v obilí

Jaro pomalu končilo a s letním slunovratem se přiblížilo léto. A i toto období bylo zajímavé na výskyt tajuplných obrazců v obilí. O tom přináší informace moje další vydání svého agrosymbolového zpravodalství.

24.6.2017 v 15:46 | Karma článku: 9.78 | Přečteno: 253 |

Jita Splítková

Jejich malý svět

Ti dva pánové měli velké sny a v nich byl malý, maličkatý svět... nanosvět... a jeden z nich o něm sní dál

22.6.2017 v 9:28 | Karma článku: 7.10 | Přečteno: 210 | Diskuse

Dana Tenzler

Velké finále díl 1., Cassini-Huygens a jeho nelehká cesta k Saturnu

Je největší, nejtěžší a nejkomplexnější sondou, jakou kdy NASA vyslala do vesmíru. Za pár měsíců ji čeká velkolepý pohřeb - bude navedena do nitra planety Saturn. Připomeňme si velkolepou misi do vzdálené části sluneční soustavy.

22.6.2017 v 8:00 | Karma článku: 18.34 | Přečteno: 242 | Diskuse

Jiří Turner

Je pan Čermák potomkem lidoopů a mimozemšťanů?

Může to vypadat, že jsem si na pana Čermáka nějak zasedl, ale jelikož jeho smělé teze nelze napadnout přímo v diskusi a jsou patrně i tací, kteří se s nimi ztotožňují, dovoluji si na jeho bizarní článek reagovat vlastním článkem.

21.6.2017 v 17:55 | Karma článku: 18.84 | Přečteno: 812 | Diskuse

Jita Splítková

Správně nastavená ozubená kolečka

V historii vývoje počítačů jsou stovky jmen, připomeňme si některá. Tak třeba - víte kdo byl I.S.Brook?

21.6.2017 v 10:11 | Karma článku: 9.80 | Přečteno: 367 | Diskuse
Počet článků 347 Celková karma 26.29 Průměrná čtenost 677

Zajímám se o přírodní vědy. Budu psát o tom, co mě zaujalo. 

Seznam rubrik

Napište mi

Vzkaz autorovi


Zbývá 1000 znaků.


Toto opatření slouží jako ochrana proti webovým robotům.
Při zapnutém javaskriptu se pole vyplní automaticky.


více


Najdete na iDNES.cz

mobilní verze
© 1999–2017 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je členem koncernu AGROFERT.