M45 (Plejády) – Hvězdná kinematika, paralaktická kontroverze a reflexní prach

Plejády sloužily v astrofyzice po desetiletí jako základní kalibrační stupeň pro nultý věk hlavní posloupnosti (ZAMS – Zero Age Main Sequence).

V 90. letech 20. století způsobil satelit ESA Hipparcos rozruch, když naměřil vzdálenost Plejád pouhých $d \approx 120,\text{pc}$ (390 ly), což neodpovídalo modelům hvězdné evoluce o více než 10 % (hvězdy by musely mít anomální metalicitu nebo neznámou vnitřní strukturu). Následná ultra-přesná interferometrická měření VLBA a kosmický teleskop Hubble prokázaly systematickou chybu v korelacích dat Hipparcosu.

Definitivní tečku učinila mise ESA Gaia (DR2 / DR3):

• Paralaxa (Gaia DR3 median): $\varpi = 7.34 \pm 0.05,\text{mas}$.
• Vzdálenost barycentra:

• Úhlový průměr jádra: cca $1^\circ$ ($2.4,\text{pc}$), koróna dosahuje $r_{\text{tidal}} \approx 5.8^\circ$ ($14,\text{pc}$).
• Vlastní pohyb: $\mu_\alpha \cos \delta = +19.99 \pm 0.11,\text{mas/yr}$, $\mu_\delta = -45.55 \pm 0.13,\text{mas/yr}$.

• Celková hmotnost: $M_{\text{tot}} \approx 800 \pm 100,M_\odot$.
• Celkový počet členů: $N > 1,000$ objektů (z toho cca 25 % tvoří hnědí trpaslíci a podhvězdné objekty).
• Věk hvězdokupy (Lithium depletion boundary): $t = 115 \pm 10,\text{milionů let}$.
• Metalicita: Solární ($[Fe/H] = +0.03 \pm 0.02,\text{dex}$).

V důsledku gravitačních perturbací od obřích molekulárních mračen (GMC) a slapových sil galaktického disku dojde k postupné disrupci a rozpadu Plejád za dalších cca $250,\text{milionů let}$, kdy se jejich členové rozptýlí do obecného hvězdného pole spirálního ramene Oriona.

Mlhovina kolem Plejád je tvořena prachovými zrny křemičitanů, polycyklických aromatických uhlovodíků (PAHs) a ledů o velikostech $a \approx 0.01 - 0.2,\mu\text{m}$.

• Rozptyl světla: Rayleighův rozptyl na malých částicích vykazuje závislost toku záření na vlnové délce $\propto \lambda^{-4}$, což vysvětluje výrazně modřejší barvu reflexní mlhoviny ve srovnání s fotosférou samotných hvězd třídy B.
• Pohyb mlhoviny: Radiální rychlost hvězd kupy činí $v_r = +5.6,\text{km/s}$, zatímco prachové mračno se pohybuje rychlostí $v_r = +18,\text{km/s}$. Relativní rychlost srážky přesahuje $12,\text{km/s}$, což vylučuje původ mlhoviny z materiálu mateřského zárodečného mračna.

M45 byla klíčovým testovacím polem pro objev podhvězdných objektů. Hvězdy o hmotnosti pod $0.075,M_\odot$ nedosáhnou v jádře zápalné teploty pro fúzi lehkého vodíku ($T_c \approx 3 \times 10^6,\text{K}$). V Plejádách byla objevena početná populace hnědých trpaslíků spektrálních tříd L a T (např. Teide 1, Calar 3), v jejichž spektru je zachována rezonanční linie lithia Li I (670.8 nm), které by v normálních hvězdách bylo fúzí zničeno během několika desítek milionů let.

• Gaia Collaboration (2018). Gaia Data Release 2. Observational Hertzsprung-Russell diagrams. A&A, 616, A10.
• Soderblom, D. R., et al. (2005). Confirmation of a Normal Parallax for the Pleiades from Hubble Space Telescope Fine Guidance Sensors. AJ, 129, 1616.
• Stauffer, J. R., Schultz, G., & Kirkpatrick, J. D. (1998). Keck Spectra of Pleiades Brown Dwarf Candidates. ApJ, 499, L199.