Když jdou hvězdy do páru aneb Tajemství dvojhvězd: Jaké jsou a jak vznikají? (1.)

Dvojhvězdy patří k vděčným cílům amatérských pozorovatelů, dokonce i těch, kteří se své zálibě věnují v centrech měst, kde „překáží“ světelný smog. Hvězdárny si pečlivě vedou seznamy vhodných dvojhvězd a vícečetných systémů, jež lze návštěvníkům prostřednictvím dalekohledů ukázat téměř za každých podmínek. Na jména několika známějších těles by si asi vzpomněl každý, kdo se alespoň trochu zajímá o astronomii: tak třeba Alcor–Mizar, Albiero, Castor, … 

V dobré společnosti

Mohlo by se zdát, že dvojhvězdy, či dokonce vícehvězdy představují naprostou vzácnost, přesto je opak pravdou. Bohužel nedisponujeme přesnými údaji, neboť se astronomové potýkají s observační nedostatečností – jinými slovy nedokážou pozorovat úplně všechny stálice ve studovaném objemu vesmíru. Narážejí tak například na tzv. výběrový efekt, kdy lze jasné hvězdy sledovat na velké vzdálenosti, zatímco ty slabé – byť by se nacházely „za humny“ – zůstávají často mimo dosah i těch nejvýkonnějších dalekohledů. Několik nezávislých studií nicméně poukázalo na zjevný fakt, že dvojhvězdy ve vesmíru převažují. Podle některých ze zmíněných prací tvoří dokonce osm z deseti hvězd součást vícenásobného systému.

Stálice nevyhledávají společnost náhodou. Očekává se, že jsou složky dvoj- a vícehvězd vývojově spjaty, neboť vznikly zároveň, ve stejném místě vesmíru. Vraťme se však ve zkratce k samotnému zrodu hvězd. Vznikají gravitačním kolapsem chladného plynného oblaku: Obří mračno prachu a plynu (o velikosti stovek světelných let) se buď samovolně, nebo vnějším zásahem začne drobit na menší oblasti, u nichž převládne vlastní gravitace. Jednotlivé lokality již mají hmotnost srovnatelnou se Sluncem a v podstatě se volným pádem zahušťují a zahřívají. Relativně záhy (během desítek milionů let) se v centru oblasti zrodí horký objekt – hvězda, obklopená případně zbytkovým materiálem, z nějž se mohou formovat planety. 

Jelikož se zmíněný obří oblak nejprve rozdrobí a teprve z těchto menších částí kolabují hvězdy, vznikne evidentně v jedné oblasti vesmíru – tzv. hvězdné porodnici – současně hned několik stálic. Kupy mladých hvězd pak můžeme pozorovat i na noční obloze v mnoha exemplářích, přičemž mluvíme o otevřených hvězdokupách. Nicméně vzájemné rychlosti jednotlivých stálic jsou vysoké, takže otevřená hvězdokupa nedrží příliš pohromadě vlastní gravitací a postupně se zcela rozplyne do okolí. 

Sourozenci, nebo manželé?

Podle naivní představy by se mohlo zdát, že dvojhvězda vznikne, když se potkají dvě hvězdy a vzájemně se zaklesnou ve svých gravitačních pažích. Šlo by pak v podstatě o vesmírné manžele, nebo přinejmenším o registrované partnery. Ve volném prostoru galaxií jsou však vzhledem k průměrným vzdálenostem stálic podobná setkání téměř vyloučena. V hustých jádrech mladých hvězdokup by k nim sice docházet mohlo, přesto i zde narážíme na problém: Mají-li dvě stálice dostatek kinetické energie, aby se k době dostaly, budou jí mít dost i na to, aby od sebe odletěly. Zachovává se celková energie a také celkový moment hybnosti, takže bez procesu, při němž by se uvedené dvě fyzikální veličiny ze systému eliminovaly, není náhodné gravitační zachycení možné. 

Úlohu takového „odstraňovače“ by mohlo plnit další těleso – třetí hvězda nebo planeta v soustavě. Vzájemné interakce by pak absorbovaly množství energie pohybu obou hlavních složek i jejich moment hybnosti, až by byl nakonec třetí objekt vysokou rychlostí katapultován ven ze systému na bludnou dráhu. Podobně by se mohla pohybová energie ztrácet třením o mezihvězdný materiál, jehož bývá v mladých otevřených hvězdokupách dostatek. Některé dvojhvězdy by tedy mohly patřit mezi „manžele“, přesto by tímto způsobem – vzhledem k jejich poměrnému zastoupení vůči osamoceným stálicím – jistě nevznikly všechny. 

Rozpadající se molekulové mračno však dává dostatek příležitostí k vzájemným výměnám energie a hybnosti, a snadno proto najdeme dva oblaky, jež jsou k sobě vzájemně gravitačně vázány více než k jiným. Jakmile se z nich zformují stálice, vytvoří ukázkovou dvojhvězdu. A jelikož dnes známe i několik dvojčlenných systémů v protohvězdném stadiu, zdá se uvedený scénář pravděpodobnější. Astronomové se tudíž domnívají, že stálice ve dvojhvězdě patří většinou mezi sourozence. 

Na první pohled

Astronomové rozdělují dvojhvězdy do mnoha skupin, převážně podle metod, jakými lze odlišit jejich složky. V první řadě se přirozeně jedná o soustavy, které můžeme jako dvojhvězdné sledovat i bez přístrojů nebo s pomocí dalekohledu. V takovém případě mluvíme o vizuálních dvojhvězdách a právě ty figurují na seznamu amatérských pozorovatelů. 

Historicky se jasnější složka označuje jako primár a slabší pojmem sekundár, přestože vzhledem ke strastiplným cestám hvězdného vývoje může být slabší element hmotnější nebo větší a naopak. Složky vizuálních dvojhvězd se od sebe v prostoru obvykle nacházejí velmi daleko, obíhají se s dlouhými periodami, a u mnohých z nich se tak dosud nepodařilo zaregistrovat změnu vzájemné pozice. 

Striktně vzato lze za dvojhvězdu považovat pouze takový pár, který je k sobě gravitačně vázán. Na obloze však najdeme i dvojice stálic, jež spolu nemají nic společného, plují vesmírem v různých vzdálenostech a jako dvojhvězda se pouze tváří – na pozemském nebi se promítají blízko sebe. Označujeme je jako zdánlivé, optické či falešné a pro astrofyziky představují naprosto nezajímavé objekty. 

Pokračování příště