Niebieska, gorąca, helowa, nieradialnie pulsująca gwiazda LS IV — 14∘116

12 Grudnia 2018

LS IV — 14∘116

Bywają gwiazdy tak gorące, a za razem tak mało masywne, że swoją temperaturą przewyższają Zetę Puppis (gorącą jasna gwiazdę typu widmowego O), a masą nie dorównują nawet Słońcu. Ich materia w znacznej części składa się z helu- podczas gdy typowe gwiazdy należące do ciągu głównego „spalają” wodór. Mało masywne gwiazdy „zasilane” helem, otoczone cienką warstwą wodoru i wykazujące niską jasność absolutną to tzw. podkarły. Owa grupa gwiazd zaliczana jest do klasy jasności VI. Pośród nich wyróżniamy szczególne obiekty o bardzo wysokich temperaturach powierzchni (odpowiadające typom widmowym O lub B), odznaczające się intensywnie błękitnym zabarwieniem- są to tzw. błękitne podkarły, do których należą m.in.: HIP 107864 (82.000 K) czy HIP 39309 (62.000 K). Ich typy widmowe niekiedy zapisujemy jako sdO lub sdB.
Okazuję się, że w niektórych przypadkach wspomniane niezwykłe cechy, to i tak nie wszystko. Istnieje taka grupa gwiazd, które prócz niskiej masy, niewielkiej jasności, niezwykle gorącej powierzchni czy spalania helu zamiast wodoru wykazują dodatkowe niezwykłości.

Gwiazda LS IV — 14∘116 cechuje się wyjątkowo wysoką zawartością zjonizowanego helu. Hel to pierwiastek o bardzo małym jądrze atomowym. Posiada wyłącznie jedną powłokę elektronową obsadzoną przez parę elektronów. Jako, że jedyna powłoka elektronowa jest za razem tę walencyjną (zewnętrzną), oznacza, że jonizacja (oddzielenie elektronów od atomu) ma miejsce właśnie w jej obszarze- bardzo blisko dodatnio naładowanego jądra. Aby odseparować elektron tak mocno związany z układem, potrzeba ogromnej porcji energii. A takową zapewnić może np. wybitnie wysoka temperatura. Tylko w materii najgorętszych gwiazd istnieją warunki do jonizowania helu. A gwiazda LS IV — 14∘116 je posiada (temp. powierzchni rzędu 35.000K).

Prócz helu, omawiany podkarzeł wykazuje wyjątkowo wysoki udział metali o wysokich liczbach atomowych. A w szczególności: cyrkonu (Z= 40), itru (Z= 39) oraz strontu (Z= 38). Warto zauważyć, że cyrkon kojarzy się bardzo chłodnymi, silnie przeewoluowanym gwiazdami cyrkonowymi- lokalizowanymi w skrajnie odległej od błękitnych podkarłów części diagramu Hertzsprunga- Russela. Szacuje się, że zawartość cyrkonu u omawianej gwiazdy przewyższa zawartość Zr na Sońcu 10³- 10⁴ krotnie. Zadziwia również silne pole magnetyczne obecne na powierzchni LS IV — 14∘116, nietypowe jak dla gwiazdy, która nie osiągnęła jeszcze tzw. helowego ciągu głównego (obszar stabilności dla gwiazd spalających hel). Na poniższym wykresie helowy ciąg główny został zaznaczony linią ciągłą, wraz z przypisanymi masami gwiazd w zależności od temperatury). Istnieją źródła, które jednak negują występowanie silnego pola magnetycznego u LS IV — 14∘116.

O wysokim udziale helu warto wspomnieć w kontekście większości pozostałych gorących podkarłów typu sdB i sdO. U wszystkich z nich ma miejsce synteza helu w np. węgiel czy tlen, ale aktywne jądro helowe otulone jest grubą warstwą wodorowej atmosfery. Z kolei zaledwie 5% błękitnych podkarłów posiada materię tak mocno zdominowaną przez hel, że wodór stanowi jedynie cienką, można by rzec: szczątkową otoczkę.
Masa gwiazdy nie przekracza połowy asy Słońca, a jej promień stanowi zaledwie 0,2 promienia naszej Dziennej Gwiazdy. Wskaźnik barwy B-V jest bardzo niski, wynosi -0,29 i świadczy o intensywnie niebieskim kolorze. LS IV — 14∘116 znajduje się w konstelacji Wodnika, ale nie jest łatwym obiektem do obserwacji, ponieważ jej jasność wizualna wynosi zaledwie 13^m i może być wyzwaniem dla posiadaczy teleskopów o dużej aperturze.