Zvětšit obrázek

Obrázek tornáda. Credit: NASA/JPL-Caltech/J. Bally (Univ. of Colo.)

Sonda Spitzer Space Telescope (NASA) pracuje v infračerveném oboru a je pojmenovaná po jednom z největších fyziků 20. století Lymanu Spitzerovi jr.  Spitzerův dalekohled (dříve SIRTF, Space Infrared Telescope Facility) byl na oběžnou dráhu kolem Země vynesen 25. srpna 2003 z kosmodromu Cape Canaveral raketou Delta II.

Zvětšit obrázek

Zamestnanci Kennedyho vesmírného centra na Floridě kontrolují Spitzerův teleskop v „čisté“ hale. (2.května2003, obr.:NASA)

Vesmír nás neustále překvapuje svojí rozmanitostí a snímek ze Spitzeru vyvolat mezi astronomy nejen úžas nad jeho krásou, ale současně nastolil mnoho nových otázek.

Vysoce energetické částice, vyvrhované z mladé hvězdy v sousedství hvězdné „školky“, procházejí jako obrovský šíp přes oblaka mezihvězdného plynu a prachu a vytvářející obří spirální strukturu ve vesmíru, která vypadá jako žhoucí duhově zbarvené tornádo.

Lyman Spitzer, jr. (1914-1997), profesor astrofyziky na Princeton University. Jako první přišel s myšlenkou na umístění dalekohledu do kosmu a stál za vývojem a realizací HST.

Zdroj hvězdných výtrysků leží ve vzdálenosti 480 světelných let na jižní obloze v souhvězdí Chameleona (Chameleontis, Cha). Toto "tornádo", pojmenované Herbig-Haro 49/50 (HH 49/50), se nachází v molekulárním mraku Chameleon I., v oblasti, kde vznikají nové hvězdy. Je zde více než 100 mladých hvězd. Většina je menších než naše Slunce, ale některé mohou být hmotnější.

Tzv. Herbig-Harovy objekty vznikají v okolí mladých hvězd, které vyvrhují proudy materiálu do mezihvězdného prostoru.

Zvětšit obrázek

Poslední úpravy na teleskopu umístěném na špici nosné rakety Delta. 10. dubna 2003. (NASA)

Mnohé mladé jsou obklopeny prachoplynnými disky, které vznikají gravitačním přitahováním materiálu z okolní (mateřské) mlhoviny. Materiál v disku postupně po spirále klesá směrem ke hvězdě, někdy dochází k akreci na povrchu hvězdy, čímž se zvyšuje její hmotnost. Část tohoto materiálu je však vyvrhována ve směru kolmém k rovině disku a tak se vytváří dva protilehlé výtrysky. Tyto výtrysky procházejí rychlostí větší než 160 km/s okolní mlhovinou a vznikají rázové vlny, které mezihvězdný plyn zahřívají na teplotu několika miliónů stupňů Celsia, což nám umožňuje tento temný materiál pozorovat v infračerveném spektru.

Teprve až záření centrální hvězdy „vymete“ své okolí, je mladá hvězda pozorovatelná i vizuálně. Záření, které vydává zahřátý mezihvězdný plyn, se nazývá Herbig-Harův objekt (práce v tomto oboru už v padesátých letech min. století publikovali astronomové George Herbig a Guillermo Haro).

Zvětšit obrázek

Spitzer Space Telescope (dříve SIRTF, Space Infrared Telescope Facility). V pozadí infračervený snímek Mléčné dráhy a Orionu na vlnové délce 100 mikronů (0,1 mm).

Na infračervené fotografii ze Spitzerova dalekohledu není hvězda, zodpovědná za tryskající proud částic, viditelná, protože leží mimo horní okraj snímku. Velikost tohoto objektu Herbig-Haro 49/50, který má tvar tornáda, se odhaduje asi na 0,3 sv. roků, tj. více než 3 bilióny kilometrů.

Astronomové věděli o objektech Herbig-Haro po desetiletí, ale zatím nikdy nepozorovali žádný s takovou unikátní spirální strukturou. Proudění síly "vichřice", náležející objektu Herbig-Haro 49/50, bylo pozorováno již dříve na americké observatoři Cerro Tololo v Chile. Teprve pak astronomové na tento zajímavý objekt zamířili Spitzer a naprosto vyděšeně sledovali objev spirální struktury.

Zvětšit obrázek

Infrared teleskop opouští základnu Cape Canaveral na Floridě 25.srpna 2003.

"Nikdy jsem neviděl nic takového," řekl Giovanni Fazio, fyzik z CfA (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge). "Byli jsme tím naprosto omráčeni," ještě dodal.
 

Protože se částečky výtrysku pohybují přes mezihvězdná mračna, vytvářejí trojbokou rázovou vlnu, podobnou tomu, co vzniká ve vodě za rychle jedoucí lodí. Vědci zatím o přesné příčině spirálních struktur mohou jen spekulovat. Jedna hypotéza vidí důvod v magnetickém poli, které v dané oblasti „tvaruje“ vyvrhované proudy částic. Podle dalšího názoru rázovou vlnu tvoří víry v okolním prachovém mračnu, které se po zahřátí stalo viditelným.

Astronomové také nevědí zda hvězda uprostřed snímku je fyzikálně spojena s HH 49/50 nebo se jedná pouze o jasnou hvězda u špičky výtrysku, která se tam promítá náhodou. V případě, že patří k objektu Herbig-Haro, pak by to mohlo znamenat, že objekt HH 49/50 je výsledkem dvou navzájem se srážejících hvězd. Ale pravděpodobnější je možnost, že hvězda leží hodně daleko za HH 49/50 a jen náhodou se dostala do Spitzerova zorného pole.

Zvětšit obrázek

Mapa v okolí jižního pólu se souhvězdím Chameleona.

To, že hvězda na špičce tornáda je obklopena světelným kruhem a nám se jeví „rozmazaně“, může mít dvě příčiny. Buď leží daleko za tornádem a my ji pozorujeme přes plyn mezihvězdného mračna (podobně vzniká měsíční halo, při pozorování Měsíce přes oblačnost typu cirry) nebo hvězda má vlastní prachoplynný disk.

Zvětšit obrázek

Bipolární výtrysk. Objekty Herbig-Haro a mladé hvězdy T Tauri v souhvězdí Býka.

Na infračerveném snímku ve falešných barvách ze Spitzerova dalekohledu tornádo září světlem, které vzniklo při zahřívání okolního mezihvězdného mračna výtryskem. Nejpřekvapivější je barevné kódování infračerveného obrazu a barevný gradient od jednoho konce "tornáda" k druhému.

Astronomové jsou přesvědčení, že modrá barva na špičce tornáda je výsledkem vysoké molekulární excitace na čele  rázové vlny. Částice na špičce výtrysku jsou více excitované než ty, kterou jsou blíže své mateřské hvězdy. Tato vysoká hladina excitace způsobuje nárůst krátkovlnné emise. Hladina molekulární excitace se snižuje směrem od čela nárazu k základně výtrysku, proto vysílané vlnové délky u základny jsou delší a základna tornáda má na snímku barvu červenou. Rozložení barev na snímku od červené u základny až k modré na špičce tornáda ukazuje trend nárůstu emise na krátkých vlnových délkách.
Objev zveřejnil astronom John Bally (University of Colorado, Boulder,  na 207. konferenci Americké astronomické společnosti ve Washingtonu (8 - 12. ledna 2006). "Pro skutečné pochopení tohoto „tornáda“ potřebujeme provést infračervenou spektroskopii s vysokým rozlišením," řekl Bally. "Více pozorování by nám mohlo pomoci rozmotat jeho tajemnou povahu."

Zdroj:
http://www.space.com/scienceastronomy/060112_space_tornado.html
http://cfa-www.harvard.edu/press/pr0606.html
http://www.spitzer.caltech.edu/Media/mediaimages/sig/sig06-002.shtml