Vesmírné vzdálenosti a hvězdné doteky

Měření vzdáleností ve vesmíru je poměrně rozsáhlá disciplína. Něco jiného je totiž měřit vzdálenost blízkých hvězd v naší Galaxii a vzdálenost cizích galaxií. Zatímco v naší Galaxii si vystačíme s takzvanou paralaxou - zdánlivým posunem průmětu hvězdy na nebeskou sféru v průběhu roku, pro hvězdy ve vzdálených galaxiích používáme znalost jasnosti supernov nebo period proměnných hvězd známých jako Cepheidy.

Jenže paralaxa brzy není dostačující, Cepheid je málo a supernovy nevybuchují na povel. Ani měření vzdálenosti díky červenému posunu není všemocné. Jinak řečeno, pořád hledáme další způsoby, jak zjišťovat něco zdánlivě tak triviálního, jako jsou vzdálenosti ve vesmíru.

Dotyková dvouhvězda: seznamte se prosím

Novinkou na poli zjišťování vesmírných vzdáleností by mohly být takzvané dotykové dvouhvězdy. Z našeho bezprostředního okolí známe hvězdy osamělé, třeba naše Slunce, a pokud jste se někdy podívali na hvězdy dalekohledem, možná jste spatřili i dvojhvězdy jako je třeba Albireo v Labuti. Na první pohled je to hvězda obyčejná, ale v dalekohledu se rozestoupí za hvězdy dvě. Jenže tyhle dvě hvězdy jsou ještě pořád od sebe docela daleko.

Teď si představte, že ony dvě hvězdy jsou tak blízko, že se dotýkají a sdílejí spolu svou hvězdnou atmosféru, chemické složení a spoustu dalších vlastností. Něco jako siamská dvojčata. Ve skutečnosti se jedná o poměrně časté hvězdy. Ze statistických odhadů víme, že 0.2% hvězd jsou dotekové dvouhvězdy. V poměru k Cepheidám je jich třikrát více, ale jsou také zhruba sedmkrát méně jasné, než průměrná Cepheida. Vtip je v tom, že zatímco Cepheidy člověk najde jen v sousedství mladých hvězd, dotekové dvouhvězdy zas tak vybíravé, co se svých sousedů týče, nejsou. Můžeme je tedy najít i v poměrně starých hvězdných populacích.

Jak se tedy určuje vzdálenost pomocí dvouhvězd?

Astronomové se o něco takového pokoušeli už dříve. Předešlé pokusy se spoléhaly na určování periody a zjasňování systému, závisejícího na natočení dvouhvězdy k nám. Něco jiného budete pozorovat, pokud se hvězdy vzájemně zakrývaj, a nebo pokud je vidíme pořád obě zároveň. Jenže k dispozici bylo jen několik málo měření a vznikla tak velká statistická chyba. Současný pokus o využití dotykových dvouhvězd bere jako hlavní měření periodu pohybu, ta se totiž nemění v závislosti na vzdálenosti pozorovatele od hvězdy.

Jediné na čem perioda pohybu závisí je velikost hvězd. Menší se oběhnou rychleji než ty větší. Navíc, jak jsme zmínili výše, víme, že obě hvězdy mají, díky vzájemné blízkosti, stejnou teplotu a kombinace periody a teploty může být použita k odvození jejich jasnosti. No a teď to stačí dát dohromady. Známe-li periodu, jasnost a zdánlivou jasnost, vzdálenost už snadno můžeme dopočítat, pomocí známých fyzikálních zákonů.

Funguje to?

Astronomové použili data z mise Hipparcos, která proměřovala vzdálenosti hvězd a posloužila jako testovací set. Ve finále měli k dispozici 6 090 dotykových dvouhvězd. Krása těchto dvouhvězd spočívá mimo jiné v tom, že průběh periody zákrytu je stejný ve všech filtrech. U jiných dvouhvězd tomu tak není. Právě tohle chování usnadňuje analýzu a výpočty. Ve výsledku se ukázalo, že výpočty s pomocí dotykových dvouhvězd jsou zhruba tak přesné, jako když jsou k výpočtům použity Cepheidy, které jsou dlouhodobě považovány za spolehlivé indikátory vesmírné vzdálenosti. A ještě můžeme pozorovat v různých filtrech, tedy v různých vlnových délkách.

Vypadá to tak, že jsme si mezi nástroje přidali další ‘vesmírné pravítko.’ No snad se nám díky němu podaří vesmír zmapovat ještě lépe než doposud.

Text. Jana Ptáčková