HE 1523−0901 je velmi starý červený obr v souhvězdí Vah. Nachází se v galaktickém halu, tedy v řídce osídlené oblasti obklopující disk Mléčné dráhy, přibližně 10 000 světelných let od Slunce. Hvězda obsahuje velmi málo železa, a proto se řadí k takzvané populaci II, která vznikla v raném období vývoje Galaxie.

Přestože je HE 1523−0901 chudá na železo, obsahuje neobvykle mnoho některých těžkých prvků. Patří proto do třídy r-II, která zahrnuje staré hvězdy silně obohacené prvky vytvořenými r-procesem. Ve světle hvězdy se podařilo rozpoznat také stopy uranu a thoria. Protože se oba prvky postupně radioaktivně rozpadají, lze z jejich množství přibližně určit dobu, která uplynula od vzniku hvězdy. Takto bylo její stáří odhadnuto na asi 13,2 miliardy let. HE 1523−0901 je navíc součástí dvojhvězdy, jejíž druhý člen není přímo pozorovatelný.

Objev a spektroskopická pozorování

HE 1523−0901 byla nalezena při přehlídce Hamburg/ESO Survey, která vyhledávala staré hvězdy s malým množstvím těžších chemických prvků. První podrobné pozorování Magellanovým dalekohledem ukázalo, že hvězda obsahuje neobvykle mnoho těžkých prvků, a naznačilo také přítomnost uranu.

K potvrzení uranu byla hvězda v letech 2005 a 2006 pozorována přístrojem UVES na dalekohledu Very Large Telescope Evropské jižní observatoře. Přístroj rozložil světlo hvězdy na velmi podrobné spektrum, podobné jemně rozdělené duze. Atomy jednotlivých prvků v něm zanechávají tmavé proužky označované jako absorpční čáry. Podle jejich polohy lze poznat, které prvky se v atmosféře hvězdy nacházejí. Pozorování bylo natolik přesné, že vědci dokázali odlišit i velmi blízké čáry a potvrdit slabou stopu uranu vedle čar jiných prvků.

Ve spektru byly rozpoznány čáry označované U II a Th II. Jde o čáry ionizovaného uranu a thoria, tedy atomů, které ztratily jeden elektron. Přítomnost těchto prvků byla určena podle míst ve spektru, na nichž jejich ionty pohlcovaly světlo hvězdy.

Při nové analýze v roce 2023 vědci neurčovali množství uranu pouze podle jedné čáry, ale využili ještě dvě další, mnohem slabší čáry. Množství thoria podobně ověřili pomocí tří různých čar. Porovnání několika nezávislých stop snížilo nebezpečí, že výsledek zkreslilo jejich překrytí s čarami jiných prvků.

Vlastnosti

HE 1523−0901 je červený obr, tedy hvězda v pokročilé fázi vývoje. Zásoby vodíku v jejím jádře se již vyčerpaly a její vnější vrstvy se rozpínají a ochlazují. Hmotnost hvězdy je přibližně 0,80 hmotnosti Slunce a teplota jejího povrchu asi 4 740 K. Jednotlivé studie získaly mírně odlišné hodnoty teploty i chemického složení, protože používají různé způsoby měření a modely atmosféry hvězdy.

Vzdálenost hvězdy byla určena z její paralaxy, tedy nepatrného zdánlivého posunu na obloze během oběhu Země kolem Slunce. Vychází přibližně na 3 050 parseků, což odpovídá asi 9 950 světelným letům. Hvězda má ve viditelném světle hvězdnou velikost 11,129. Pouhým okem ji proto nelze spatřit a k pozorování je zapotřebí dalekohled.

Chemické složení

V astronomii se všechny prvky těžší než helium tradičně označují jako „kovy“. HE 1523−0901 je na tyto prvky velmi chudá. Značka [Fe/H] vyjadřuje množství železa v poměru k vodíku ve srovnání se Sluncem. U této hvězdy se pohybuje přibližně mezi −2,65 a −2,95, takže poměr železa k vodíku je několikasetkrát menší než u Slunce.

Některé prvky jsou však ve hvězdě zastoupeny mimořádně silně. Jde například o europium, uran a thorium, které vznikají r-procesem. Při tomto procesu atomová jádra velmi rychle zachycují neutrony; nastává jen v mimořádně bouřlivém prostředí. Studie z roku 2024 naměřila u hvězdy hodnotu [Eu/Fe] = +1,67. To znamená, že poměr europia k železu je přibližně 47krát vyšší než u Slunce, a potvrzuje zařazení hvězdy do třídy r-II.

Méně jisté je zařazení mezi takzvané CEMP hvězdy, tedy staré hvězdy s neobvykle velkým množstvím uhlíku. Studie z roku 2018 po zohlednění toho, že zastoupení uhlíku na povrchu červeného obra se během jeho vývoje snižuje, překročila běžnou hranici pro tuto skupinu a označila objekt za CEMP hvězdu. Studie s podrobnějším spektrem z roku 2024 však získala nižší množství uhlíku, které již potřebnou hranici nesplňuje. Zařazení mezi CEMP hvězdy proto závisí na použité metodě, zatímco zařazení do třídy r-II je podloženo mnohem lépe. Obě označení popisují chemické složení hvězdy, nikoli její barvu nebo teplotu.

Stáří

Stáří HE 1523−0901 bylo odhadnuto pomocí radioaktivního rozpadu uranu a thoria. Tyto prvky se mění na jiné prvky známou rychlostí. Jejich současné množství se porovnává s množstvím stabilních prvků, které se nerozpadají. Z těchto poměrů lze odhadnout dobu, která uplynula od vzniku hvězdy. Metoda se nazývá nukleokosmochronometrie.

Studie z roku 2007 porovnala několik různých dvojic prvků a získala průměrné stáří 13,2 miliardy let. Výsledek však závisí nejen na přesnosti pozorování, ale také na modelech atmosféry hvězdy a na odhadu, kolik uranu, thoria a dalších prvků bylo ve hvězdě na počátku. Celková nejistota může dosahovat několika miliard let. Číslo 13,2 miliardy let proto nelze chápat jako naprosto přesné stáří.

Nová analýza z roku 2023 získala podle použité dvojice prvků hodnoty 16,6 ± 5,1 miliardy let a 14,2±3,8 miliardy let. Velké rozpětí ukazuje, že tato metoda je citlivá na velmi slabé spektrální čáry i na teoretické předpoklady. Výsledky se proto navzájem nevylučují; shodně ukazují především to, že HE 1523−0901 patří mezi nejstarší známé hvězdy.

Spektroskopická dvojhvězda

Dlouhodobé sledování ukázalo, že se HE 1523−0901 pravidelně pohybuje střídavě směrem k Zemi a od ní. Astronomové tento pohyb poznali podle nepatrných posunů spektrálních čar způsobených Dopplerovým jevem. Změny se opakují jednou za 303 dní a ukazují, že kolem společného těžiště obíhá ještě další objekt. Ve spektru je však vidět pouze červený obr, a proto se soustava označuje jako jednospektrální spektroskopická dvojhvězda.

Hmotnost neviditelného průvodce nelze určit přesně, protože není znám sklon jeho oběžné dráhy vůči Zemi. Je-li dráha vůči Zemi natočena přibližně bokem, vychází nejmenší možná hmotnost asi na jedenáctinásobek hmotnosti Jupiteru. Takový objekt by mohl být velmi hmotnou planetou nebo hnědým trpaslíkem. Při dráze natočené téměř čelně by však skutečná hmotnost mohla být mnohem větší. Průvodcem by pak byla malá hvězda – červený trpaslík o hmotnosti přibližně čtvrtiny Slunce. Dokud nebude sklon dráhy znám, nelze rozhodnout, o který typ objektu jde. Průvodce proto není potvrzenou exoplanetou.

Význam

HE 1523−0901 pomáhá astronomům zkoumat vznik prvků těžších než železo a vývoj mladé Mléčné dráhy. U jediné velmi staré hvězdy lze změřit uran, thorium, europium, osmium, iridium a další produkty r-procesu, což je vzácné.

Těžké prvky nevznikly přímo v HE 1523−0901. Musely být vytvořeny už dříve při velmi energetické události a rozptýleny do oblaku plynu, z něhož se hvězda zrodila. Z jejího chemického složení však zatím nelze bezpečně určit, jaký druh události toto obohacení způsobil.

Odkazy

Související články HD 140283 Metalicita Nukleosyntéza

Reference

Externí odkazy

A Galactic Fossil – Evropská jižní observatoř Záznam objevové studie v databázi NASA ADS

Kategorie:Hvězdy v souhvězdí Vah Kategorie:Červení obři Kategorie:Objekty v katalogu 2MASS