Výzkum pracovní skupiny, kterou vede Michaela Kraus, je dominantně zaměřen na studium hmotných horkých hvězd. Přesněji řečeno, dlouhodobé specifické zaměření na Be-hvězdy a hvězdy s obálkou ve dvojhvězdných systémech bylo rozšířeno na studium horkých hmotných hvězd v různých stadiích vývoje a v současnosti se jedná o hlavní výzkumné téma celé skupiny.
V rámci svého výzkumu se skupina mimo jiné zaměřuje na zářivé horké hvězdy spektrálních typů B- a O-, hmotné hvězdy v přechodné fázi vývoje (například Wolf-Rayetovy hvězdy), zářivé modré proměnné hvězdy (Luminous Blue Variables, LBVs), modré superobry (Blue Supergiants, BSGs), B[e] superobry (B[e]SGs), žluté hyperobry (Yellow Hypergiants, YHGs) a rudé superobry (Red Supergiants, RSGs). Studované objekty mohou být buď osamocené nebo tvoří složku dvojhvězdy či vícenásobného systému.
Skupina se dále zaměřuje na pozorovací a teoretický výzkum chemických procesů a dynamiky hmoty v okolí vyvinutých hmotných hvězd (v pozdních stádiích vývoje).
Výzkum hmotných hvězd je doplněn studiem hvězd o nízké hmotnosti v pozdních stádiích vývoje, přesněji bílých trpaslíků, podtrpaslíků, kataklyzmických proměnných hvězd a v současnosti též proměnných typu RR-Lyrae. Skupina provádí také teoretický výzkum orientovaný na modelování hvězdných atmosfér s přirozeným zaměřením na hmotné horké hvězdy. Využívá k tomu model NLTE (nepředpokládající lokální termodynamickou rovnováhu) hvězdných atmosfér a hvězdného větru.
VÝZKUMNÁ TÉMATA SKUPINY
- hvězdné atmosféry a hvězdný vítr, jejich modelování
- hmotné hvězdy v krátkých přechodových fázích vývoje
- podtrpaslíci
ČLENOVÉ SKUPINY
- Vědečtí pracovníci: Michaela Kraus (vedoucí), Pavel Koubský, Jiří Kubát, Brankica Kubátová, Péter Németh, Olga Maryeva, Joris Vos, Tiina Liimets, Michalis Kourniotis
- Postdoktorandi: Julieta Sánchez Arias, Jakub Fišák
- Doktorandi: Suryani Guha, Mauricio Cabezas
- Doktorandi (external): Kateřina Pivoňková
Hvězdné atmosféry, hvězdný vítr a jejich modelování
Teoretický výzkum v tomto oboru je primárně zaměřen na vývoj sofistikovaných kódů popisujících hvězdné atmosféry, modely hvězdného větru a studium fyzikálních mechanismů, které řídí různé procesy ve hvězdách a jejich okolí. Jedním z hlavních úkolů výzkumu, který vede Jiří Kubát, je poskytnout vylepšené odhady ztrát hmoty u hmotných hvězd s použitím vlastního pokročilého modelu hvězdné atmosféry (ATA code) a hvězdného větru včetně prostorových (3-D) jevů (jakými jsou nesféričnost a nehomogenity hvězdného větru).
Další výzkumné aktivity jsou zaměřeny na vývoj kódů, které umožňují spočítat odpovídající spektra v různých rozsazích vlnových délek a která mohou být přímo porovnána s pozorováním. Na základě takového srovnání je možné odvodit relevantní hodnoty parametrů hvězd a hvězdného větru, a především rychlost ztráty hmoty u hmotných hvězd v různých stádiích vývoje a s různou metalicitou (obsahem těžších prvků). Správná hodnota popisující ztrátu hmoty je jedním z hlavních parametrů modelování hvězdného vývoje.
Kromě vývoje vlastních kódů jsou členové skupiny rovněž zběhlí v použití podobných kódů pro hvězdné atmosféry a hvězdný vítr jiných autorů (e.g., TLUSTY, SYNSPEC, PoWR a CMFGEN) stejně jako kódů popisujících hvězdný vývoj (MESA) pro kvalitativní hvězdnou spektroskopii a analýzu různých typů hvězd.
Hmotné hvězdy v krátkých přechodových fázích vývoje
Jednou z dalších oblastí zájmu skupiny je výzkum hmotných hvězd v krátkých přechodových fázích vývoje. Tyto fáze se rozdělují na různé hvězdné třídy: WR stars, LBVs, BSGs, B[e]SGs, YHGs a RSGs. Během všech těchto vývojových fází hvězdy jeví známky vysoce dynamických atmosfér či obálek a odvrhují značné množství hmoty často v sérii mohutných erupcí (explozí). Vyvržená hmota se hromadí buď v disku či obálce kolem hvězdy, případně vytváří mlhovinu (kterou podle struktury můžeme popsat jako unipolární, bipolární nebo multipolární).
Výzkum hmotných hvězd v přechodových fázích vývoje vede Michaela Kraus a je zaměřen na vývoj metod vhodných k zjišťování ztrát hmoty u tohoto typu hvězd a ke zkoumání chemického jejich vývoje, struktury a dynamiky vyvrženého materiálu. Znalost množství hmoty, jaké hvězdy ztrácí v každé fázi svého života, má zásadní význam pro spolehlivou předpověď dalšího vývoje a průběhu závěrečných fází života hmotných hvězd.
Členové skupiny se dále zabývají studiem fyzikálních mechanismů, které mohou vést ke ztrátě hmoty a spustit erupci (explozi), stejně jako analyzují chemické složení, 3-D strukturu a dynamiku výronů hmoty, aby odhalili historii ztrát hmoty u hmotných hvězd v přechodných fázích vývoje.
Skupina kombinuje výsledky teoretických modelů s informacemi získanými pozorováním. Data v optické, infračervené a rádiové části části elektromagnetického spektra získávají pomocí dalekohledů o průměru 2 až 12 metrů, využívají zařízení Observatoře GEMINI (North, South), Observatoře Paranal (dalekohley ESO/VLT – Very Large Telescope), teleskopů APEX, Nordic Optical Telescope, Gran Telescopio de Canarias, Southern African Large Telescope, 2.2‑m MPI Telescope, 2.15‑m CASLEO Telescope a samozřejmě Perkův dalekohled v Ondřejově. Tato data jsou doplněna pozorováním získaným pomocí družicových observatoří – například Spitzer Space Telescope, Wide-field Infrared Survey Explorer, stejně jako fotometrickými údaji a světelnými křivkami pořízenými v rámci řady pozemních přehlídkových programů (např. AAVSO, ASAS).
Podtrpaslíci
Horcí podtrpaslíci tvoří podstatnou část skupiny málo hmotných hvězd. Tyto hvězdy procházejí krátkou fází vývoje, ve které spalují v jádře hélium, než se stanou bílými trpaslíky. Nacházejí se na hlavním průsečíku evoluční křižovatky HR diagramu mezi větví obrů a bílými trpaslíky, na ‚horkém‘ konci horizontální větve. Tyto kompaktní hvězdy převyšují bílé trpaslíky co do jasnosti a dominují populacím modrých hvězd s nízkou svítivostí v disku Galaxie. Na rozdíl od bílých trpaslíků mají horcí podtrpaslíci složitější strukturu a specifické vlastnosti, jejichž popis vyžaduje sofistikovanější modely, jakým je třeba NLTE spektrální analýza.
Výzkum v této oblasti se zaměřuje na spektroskopické studium horkých podtrpaslíků pomocí modelu atmosfér (TLUSTY NLTE) s cílem zpracovat všechna dostupná spektra a odvodit nezávislé atmosférické parametry. Postup rovněž musí obsahovat analýzu složených spekter dvojhvězd (obsahujících světlo dvou hvězd různého typu), jelikož řada známých pod trpaslíků je složkou dvojhvězdy. Pracuje se také na rozšířeních umožňujících zpracovat chemickou stratifikaci atmosfér a interakce složek s přenosem energie v blízkých, kompaktních dvojhvězdách. Chemická stratifikace je podstatná pro odvození přesné luminozitní funkci a rozdělení hmotností horkých subtrpaslíků, a zatímco interakce s přenosem energie jsou nazbytné pro stanovení hodnověrných podmínek panujících na rozhraní hvězdného povrchu pro seismické modely.
Člen skupiny Peter Neméth vytvořil webovou službu, která zpřístupnila spektrální analýzu a rozhraní pro atmosférické parametry horkých hvězd v pokročilé fázi vývoje rozsáhlejší komunitě uživatelů. Jedná se o službu, která představuje webové rozhraní pro klasický NLTE model/kód TLUSTY. Přestože všechny funkce jsou veřejné a dobře zdokumentované, jsou tyto výpočty složitým úkolem od teorie, přes informatiku a vyžadují specifické schopnosti. S pomocí rámce poskytovaného službou Astroserver může být tato procedura použita na uživatelské platformě k vytvoření výsledků vhodných k publikaci a to s relativně malým úsilím samotného uživatele. Rozhraní je rovněž navrženo tak, aby uživatelům pomohlo rychle zpracovat spektra, stejně jako studentům učinit první kroky v kvantitativní hvězdné spektroskopii a naučit se spektroskopii s pomoci TLUSTY kódu.