Záhadný Sírius – bílá hvězda a bílý trpaslík

Řídí se podle ní i náš dnešní kalendář. Je naším nejbližším a nejlépe prozkoumaným bílým trpaslíkem. Psí hvězda fascinovala už starověké hvězdáře. Fascinovat bude i v budoucnu. (délka blogu 8 min.)

Hvězdu s poetickým jménem Sírius naleznete v souhvězdí velkého psa. „Psí hvězda“ je nejjasnější hvězdou naší noční oblohy. Způsobeno je to tím, že je od nás vzdálena jen 8,6 světelných roků, zatímco její skutečná zářivost je 23x vyšší než u Slunce. Sírius je doslova naším vesmírným sousedem, je to pátá nejbližší hvězda naší oblohy. Postupem doby se nám bude dokonce ještě přibližovat. Momentálně k nám letí rychlostí 8 km/s.

Sírius je ve skutečnosti dvojhvězdou. A to ne ledajakou. Její větší složka, nazývaná „Sírius A“ je hvězda hlavní posloupnosti. Znamená to, že se nachází ve stabilní části svého vývoje a ve svém nitru spaluje vodík na helium. Jeho hmotnost je jen 2,4krát větší než hmotnost Slunce, zatímco průměr je 1,8krát větší. Povrchová teplota Síria A je zhruba 10 000 Kelvinů. Pro srovnání, povrch Slunce má teplotu jen asi 6000 K, Sírius A má tedy jinou barvu než naše Slunce. Svítí bílým světlem.

Jeho průvodce Sírius B má daleko menší hvězdnou velikost (+8,5m). Pouhým okem jej neuvidíte. Sírius B je ve svém vývoji o mnoho dále než jeho souputník - je bílým trpaslíkem. Sírius B je zhruba stejně těžký jako Slunce a má povrchovou teplotu 25 000 K. Je vlastně už jen zbytkem původní hvězdy, která musela být hmotnější. Navzdory své relativně vysoké hmotnosti má celkem malé rozměry. Je menší než Země. Byl prvním bílým trpaslíkem, který byl kdy objeven. Svou hmotnější kolegyni obíhá s periodou necelých 50 let po silně excentrické dráze.

V průběhu dalších miliard let bude dnes horké jádro Síria B postupně vychládat. Tento malý a velice hustý zbytek hvězdy, která kdysi musela vybuchnout jako nova, totiž už nemá žádný vlastní zdroj energie – nedochází v něm k další jaderné fúzi.

Ve starém Egyptě byl Sírius doslova superstar. Čistě náhodou totiž doba, kdy se začal objevovat na nebi, souhlasila s prvním dnem nilské povodně, která zajištovala úrodnost země. Už tehdy musela být tato hvězda velice jasná, není tedy divu, že jí byli staří Egypťané fascinovaní.

Sírius v dnešním kalendáři

S východem Síria byl spojený také egyptský kalendář. Ohlašoval první den tehdejšího roku, kterým byl 15. Thot. Mimochodem - je zajímavé, jak Egypťané řešili otázku přestupných roků. I tehdy nebyl rok dlouhý přesně 365 dní, ale 365 dní a 6 hodin. Jednou za čtyři roky tedy „přebýval“ jeden den. V zemi, kde se kalendářem zabývali pouze kněží a průměrný Egypťan ho dále neřešil, používali zasvěcení kněží jednoduchý trik. 15. Thot se počítal dvakrát za sebou, platil ale jen druhý termín. V podstatě tedy zavedli přestupný den, podobně jako my dnes používáme v kalendáři 29. únor.

Tento kalendář pak přejali i staří Římané, s tím rozdílem, že už nepočítali jeden den dvakrát, ale zavedli pro tyto potřeby „speciální“ den. První den římského juliánského kalendáře byl dokonce synchronizovaný s přestupným rokem Egypťanů. Náš dnešní kalendář, který vychází právě z onoho juliánského kalendáře, je tedy také synchronizovaný. Všechny zmíněné kalendáře mají stejný přechodný rok.

Jméno Sírius

Jméno Sírius pochází z řeckého slova seírios, což znamená blikotající, jiskřící. Toto jméno dostala hvězda od Řeků pro svoji blikotavou záři, stejně jako ostatní hvězdy totiž Sírius často „bliká“. Čím je to způsobeno?

Když se Sírius nachází blízko obzoru, způsobuje neklid vzduchových vrstev naší atmosféry zdánlivé mihotání jeho světla. Zvláště silný je tento efekt během chladných nocí.

Objev dvojhvězdy

Za novodobého objevitele Síria se dá považovat Friedrich Bessel. V roce 1844 se zabýval dlouhodobými pozorováními této zajímavé hvězdy a všiml si jejího zvláštního, vlnkovitého pohybu. Správně vydedukoval, že Sírius musí být dvojhvězdou. Byl tady ale jeden problém – při pozorování dalekohledem byl Sírius vidět jako běžná jednotlivá hvězda bez hvězdného průvodce. Bessel se nedal zmást. Usoudil, že „existence mnohých hvězd, které jsou vidět, nevylučuje, že existují hvězdy, které vidět nejsou“. 

Sírius B poprvé uviděl ve svém novém teleskopu Alvan Graham Clark v roce 1862. Maličká a nevýrazná hvězda B se právě od své průvodkyně vzdalovala. Brzo ji zaregistrovali také další astronomové. Byla změřena a porovnána se složkou A. Přitom si astronomové všimli, že je s ní cosi v nepořádku. I když je celkem hmotná, je asi 10 000x méně jasná než hvězda A. Správně proto usoudili, že Sírius B má „jiné fyzikální vlastnosti“. Dlouho zůstával Sírius B jen kuriozitou. Při pozdějším sestavování tzv. Herzsprung-Russelova diagramu se ale ukázalo, že podobných hvězd existuje na nebi více. Dnes víme, že je velice hmotným jádrem, který zůstal po výbuchu novy.

V jeho nitru se nachází absolutně ionizovaný plyn, který se skládá z jader atomů a volných elektronů. Je to tzv. degenerovaný plyn. Zatímco jádra tvoří většinu hmoty této zvláštní hvězdné skupiny, jsou to elektrony, které ji stabilizují. Důvodem jsou kvantové jevy.

 Degenerovaný plyn je plyn s tak vysokou hustotou, že jeho fyzikální vlastnosti se v důsledku kvantových efektů podstatně odlišují od vlastností normálního plynu. Kinetická energie částic a tlak degenerovaného plynu nezávisí na teplotě, ale jen na hustotě, tj. na počtu částic v jednotkovém objemu. Hustota, při které plyn degeneruje, závisí na hmotnosti částic plynu: Čím je hmotnost částic vyšší, tím vyšší hustota podmiňuje vznik degenerovaného plynu. Při hustotách okolo 5000 g/cm-3 nastává degenerace elektronového plynu (elektronová degenerace), která se vyskytuje např. v bílých trpaslících. Tlak tohoto degenerovaného plynu udržuje hvězdu v rovnovážném stavu bez ohledu na její vnitřní teplotu.

Na povrchu Síria B panuje zhruba 400 000x vyšší přitažlivost než na Zemi. Jeho hmota má střední hustotu 2,38 tuny na cm3. V jeho centru je hmota dokonce stlačena natolik, že její hustota dosahuje 32,4 tuny na cm3.

Minulost Síria A a B

Obě hvězdné složky vznikly podle platných teorií o vývoji hvězd před 240 milióny let. Sírius B musel původně vážit tolik jako 5 Sluncí a měl 630x vyšší jasnost. Pohled na něj na našem nebi musel být už tehdy impozantní. Po zhruba 100 miliónech let spotřeboval své zásoby vodíkového paliva a začal se měnit na Rudého obra. Časem pak ztratil významnou část své vnější hmoty, kterou jeho vlastní silný hvězdný vítr „odfoukl“ do okolí. Zbytek, který váží jen asi pětinu původní hmotnosti, dnes vidíme v podobě bílého trpaslíka. Skládá se převážně z degenerovaných atomů uhlíku a kyslíku (viz degenerovaný plyn).

Budoucí průlet Síria kolem Sluneční soustavy

Budoucí pozorovatelé hvězdné oblohy se mohou těšit na průlet Síria kolem naší vlastní soustavy. Přibližuje se k nám poměrně vysokou rychlostí se zpomalující tendencí. Momentálně činí tato rychlost 31 300 km/h. Za 64 000 let nám bude dvojhvězda nejblíže. Bude se pak nacházet ve vzdálenosti 7,86 světlených roků a jeho zdánlivá jasnost bude vyšší než dnes (-1,68 mag). Poté se začne znovu vzdalovat. Takové „těsné“ průlety jednotlivých hvězd nejsou v naší Galaxii nic vzácného.

Přesto jistě udělá návštěva Síria radost jak budoucím generacím ezoteriků, tak propagátorům konce světa.