Poslední objevy astronomů potvrzují, že i o naší mateřské galaxii se můžeme dozvídat stále něco nového. I mezi blízkými hvězdami zatím zůstává ledacos skryto našim pohledům.
Pokud se za jasné noci vydáme mimo dosah městského osvětlení a pohlédneme vzhůru, můžeme spatřit světlý pás táhnoucí se napříč oblohou, kterému se říká Mléčná dráha. Skládá se z obrovského množství hvězd. Ty, společně s dalšími hvězdami všude na obloze patří do naší galaxie.
Přestože jsme její součástí, či snad právě proto, stále toho o naší galaxii dost nevíme. Na jedné straně jsou astronomové schopni získat obrazy vzdálených galaxií, na straně druhé tu naši zkoumají s obtížemi. Představme si, že stojíme na mýtině uvnitř lesa a snažíme se dohlédnout na jeho okraj. Pro množství stromů, které nás obklopují, to je v podstatě nemožné. A ve velmi podobné situaci se nacházejí i vědci, když chtějí studovat naší galaxii. Přesto se znalosti o ní neustále rozšiřují a zpřesňují.
Naše galaxie má příčku!
Vědci z americké University of Wisconsin studovali centrální oblast naší galaxie za pomoci Spitzerova kosmického dalekohledu. Protože pohled směrem ke středu galaxie je ve viditelném světle zastíněn hustými oblaky mezihvězdného prachu, využili astronomové schopností dalekohledu studovat vesmír v infračerveném oboru elektromagnetického spektra, v němž je Mléčná dráha průhlednější. Díky tomu byli schopni zdokumentovat na 30 miliónů hvězd, které leží v blízkosti galaktické roviny a sestavit detailní portrét vnitřních oblastí galaxie. „Pozorovali jsme na vlnových délkách, na kterých je galaxie průhlednější,“ říká Robert Benjamin, hlavní autor nové studie.
Zatímco u běžných spirálních galaxií vycházejí spirální ramena přímo z galaktického jádra, u některých galaxií začínají na koncích jakési příčky, která tímto jádrem prochází. Už dříve se někteří astronomové domnívali, že k takovým patří i naše galaxie.
Výzkum Benjaminova týmu přinesl jasné důkazy o existenci takové příčky v naší galaxii. Orientací a rozsahem se ale od dřívějších představ výrazně liší. Příčka je dlouhá 27 000 světelných roků, což je o 7 000 více než se dosud předpokládalo. Vzhledem ke spojnici Slunce – jádro Galaxie je orientována pod úhlem 45 stupňů a tvoří ji relativně staré, rudé hvězdy. „Doposud je to nejlepší důkaz pro dlouhou příčku v naší galaxii,“ ujišťuje Robert Benjanim. A další člen týmu zdůrazňuje obtížnost pozorování galaktické příčky. „Je těžké tak učinit z nitra galaxie,“ říká Ed Churchwell.
Stín černé díry
Zřejmě ještě složitějším úkolem je pohled přímo do centra Galaxie, kde by se podle všech předpokladů měla nacházet obří černá díra o hmotnosti několika miliónů hmotností našeho Slunce. Ta doslova „hltá“ okolní hmotu i záření.
Černou díru obklopuje jeden z nejvýraznějších rádiových zdrojů na obloze, který nese označení Sagittarius A. Z oblasti o průměru menším než 10 AU (astronomických jednotek, 1 AU = 149 597 870 km) vyvěrá intenzivní rádiové, rentgenové a gama záření. Je to způsobeno extrémně urychlenými částicemi, které se pohybují v těsné blízkosti samotné centrální černé díry. Astronomové ke studiu záření využili systému deseti rádiových teleskopů, rozložených na území o průměru 8000 km, který je znám pod označením Very Large Baseline Array (VLBA).
Zatímco americký tým z University of California v Berkeley (USA) byl schopen detekovat rádiové záření na vlnové délce 7 milimetrů, čínský tým, který vedl Zhi-Qiang Shen z astronomické observatoře v Šanghaji, zaznamenal Sagittarius A dokonce na vlnové délce 3,5 milimetru. Kratší vlnová délka znamená menší zkreslení rádiových vln v mezihvězdném prostoru a tedy více detailů.
Číňané se dostali na vzdálenost pouhé astronomické jednotky od samotné černé díry. Konečným cílem tohoto snažení je zachytit okraj horizontu událostí černé díry. Podle obecné teorie relativity by měli astronomové zaznamenat „stín“ černé díry vznikající přitom, když pohlcuje záření přicházející zpoza ní. Stín by měl být obklopen jasnějším prstencem záření, které naopak už kolem černé díry prochází.
Přestože astronomové z Berkeley plánují na příští rok pozorování na vlnové délce 1 milimetru, nedomnívá se Christopher Reynolds z další americké University of Maryland, že se jim podaří stín detekovat. Podle jeho názoru je nutné využít submilimetrové vlnové délky. A to je otázka pěti až deseti let.
Prohnutý disk galaxie
Tvaru Mléčné dráhy se týká i další objev. Už je tomu skoro půl století, co astronomové studující rozložení vodíku v Mléčné dráze zjistili, že galaktický disk je poněkud pokřiven a připomíná spíše prohnutý klobouk. Na jedné straně sahá až 20 000 světelných let nad rovinu galaxie, zatímco druhá část je jen o něco níže pod rovinou, aby na samotném konci disk nad ní opět „vyčníval“.
Doposud ale neexistovalo rozumné vysvětlení tohoto faktu. Někteří astronomové sice navrhovali sousední galaxie Velké a Malé Magellanovo mračno jako původce tohoto jevu, ale jejich hmotnosti jsou na to příliš malé. Odpovídají totiž pouhým dvěma procentům hmotnosti naší Galaxie.
Může za to temná hmota
Magellanovy galaxie obíhají kolem té naší jednou za 1,5 miliardy let. Počítačová simulace týmu, který vede Leo Blitz (University of California, Berkeley), ukazuje, že pokud by při tomto pohybu procházely masivním útvarem (halem) Galaxie, tvořeným z temné hmoty, dalo by se prohnutí disku za jejich asistence opravdu vysvětlit.
Má to však jeden háček. Množství temné hmoty v halu zahalujícím Galaxii by muselo 20x převyšovat hmotu normální. Temná hmota nevyzařuje žádné elektromagnetické záření, ale projevuje se svým gravitačním působením. Astronomové se domnívají, že by mohla přispívat až 90% k celkové hmotnosti vesmíru.
Leo Blitz doufá, že teorie jeho týmu umožní prozkoumat hustotu a struktura hala temné hmoty i u dalších galaxií a objevit tak jejich zatím neznámé průvodce. Studie rovněž ukázala, že prohnutí disku galaxie není statickým, ale dynamickým jevem. Průchod menší galaxie halem větší galaxie totiž způsobí vibrace, které se projeví oscilacemi (rozkmitáním) galaktického disku.
Rameno Persea je blíže
Nové poznatky získávají vědci i o nejbližším okolí Slunce. Potvrzují to zveřejněné výsledky dalšího výzkumu. Mezinárodní tým, který vede Ye Xu z šanghajské observatoře, opět s využitím soustavy VLBA, přesně změřil vzdálenost nejbližšího ze spirálních ramen Mléčné dráhy.
Astronomové vědí, že naše galaxie má čtyři hlavní ramena, která se otáčejí kolem jejího jádra. A podobně jako ve výše zmíněných případech, podrobnější studium spirální struktury je opět znesnadněno pohledem „zevnitř“. Astronomové mohou měřit pouze složku rychlosti, jakou se hvězdy pohybují od nebo ke Slunci. Srovnání takto určené rychlosti s teoretickými modely vedlo ke zjištění, že hvězdy tvořící rameno Persea leží ve vzdálenosti 13 000 světelných roků.
„VLBA může měřit vzdálenosti s nevídanou přesností – téměř stokrát lepší než jaké bylo dosud dosaženo,“ upozorňuje další člen týmu Mark Reid z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (USA). Systém ovšem vyžaduje objekty, které jsou velmi jasné a kompaktní. Astronomové se proto zaměřili na oblast nových hvězd W3OH, přesněji na oblak metanolu tyto hvězdy obklopující, jenž takové požadavky splňuje.
K měření vzdálenosti využili jednoduchou metodu, při které slouží průměr zemské dráhy jako základna rovnoramenného trojúhelníka. Vzdálenost pak odpovídá úhlové změně pozice objektu na obloze, způsobené pohybem Země kolem Slunce. Zjištěná vzdálenost je méně než poloviční – 6 400 světelných roků. Navíc se ukázalo, že hvězdy v této oblasti obíhají centrum Galaxie po drahách, které se liší od drah kruhových. Zdá se tedy, že rameno Persea rotuje pomaleji než ostatní hvězdy a pomalu „padá“ do galaktického středu.
Vesmírný kanibal
O tom, že Mléčná dráha rozhodně není mírumilovným „tvorem“ svědčí analýza dat získaných současnou přehlídkou oblohy, zvanou Sloan Digital Sky Survey (SDSS), což je projekt podrobné automatizované „inventury“ čtvrtiny oblohy s cílem přesně změřit polohy a absolutní jasnosti 100 milionů nebeských objektů. „Rozsah prozkoumaného prostoru lze připodobnit ke krychli o hraně 5,3 miliard světelných roků,“ řekl vedoucí týmu autorů Nikhil Padmanabhan z univerzity v americkém Princetonu.
Astronomové během přehlídky našli malou galaxii těsně za humny Mléčné dráhy, jejíž osud je již zpečetěn. Tato trpasličí galaxie totiž během následujícího miliónu let s tou naší splyne. Nejedná se však zdaleka o první případ galaktického kanibalismu. Podobné úkazy pozorujeme ve vesmíru poměrně často. A nemusíme chodit příliš daleko. Už v roce 1994 objevil Rodrigo Ibata (Cambridge University ve Velké Britanii) a jeho tým trpasličí galaxii Saggitarius ve vzdálenosti „pouhých“ 75 000 světelných let od Mléčné dráhy. Galaxie se v té naší pomalu doslova rozpouští, zanechává za sebou proudy odpadajících hvězd a noří se do jejího galaktického disku. Podle uznávaných teorií je pohlcování menších galaxií hlavním motorem růstu galaxií větších.
Kvůli své velkosti neviditelná
Ještě blíže se až doposud pohledům vědcům skrývala jiná trpasličí galaxie. Až teprve detailní studie řezů našeho nejbližšího okolí odhalila její přítomnost. Když dali astronomové dohromady data o barvách a jasnostech hvězd, aby odvodili jejich vzdálenosti, zjistili, že „nedaleko“, jen 30 000 světelných let, se nachází hustá oblast hvězd, obsahující minimálně milión členů. Ve srovnání s jinými galaxiemi je opravdu maličká, člen týmu objevitelů Robert Lupton (Princeton University v USA) se dokonce nezdráhal použít označení „skutečně žalostná galaxie“.
Relativně malý počet hvězd, roztroušených na její velká rozloze, způsobil, že se o této galaxii, ležící ve směru souhvězdí Panny, dlouho nevědělo. „Některé hvězdy, patřící do tohoto průvodce Mléčné dráhy, byly pozorovány dalekohledy po staletí,“ uvedl Mario Juric (Princeton University), který je hlavním autorem studie. Jak ale podotýká, hvězdy jsou tak blízko a tolik rozptýleny, že byly vždy v Mléčné dráze doslova ztraceny a proto automaticky považovány za její členy.
Objev galaktické dálnice
O významu přehlídky oblohy SDSS svědčí i další objev, který publikovali Carl Grillmair a Odysseas Dionatos (California Institute of Technology, Pasadena, USA). Kombinací dostupných měření jasností a barev hvězd s počítačovým modelem odhalili dlouhý proud hvězd, který se táhne napříč souhvězdím Velké medvědice, od hlavy Lva až po Raka.
Ačkoliv na obloze vytváří oblouk o délce celých 63 úhlových stupňů, unikal dosud tento proud pozornosti, protože jeho jednotlivé hvězdy jsou příliš daleko od sebe a příliš slabé, aby mohly být viditelné pouhým okem. „Vyžadovalo to hlavně dostatek trpělivosti,“ říká o objevu „galaktické dálnice“ Carl Grillmair.
Vědci se domnívají, že proud hvězd může pocházet ze staré kulové hvězdokupy, která snad existuje dodnes. Hvězdokupa opakovaně procházela v blízkosti galaktického jádra, jehož obrovská gravitace ji tak narušila, že začala „ztrácet“ hvězdy. Ty tak dnes lemují její dráhu podél objeveného oblouku.o délce 30 000 světelných roků. Dosud z něj bylo zaznamenáno na 2000 hvězd. Oblouk může být dokonce ještě delší, jenom se zatím nepodařilo najít hvězdy, které do něj patří. „Byl bych ve skutečnosti překvapen, kdyby se proud nerozprostíral kolem celé Galaxie,“ uvádí Carl Grillmair.
Kde v galaxii najdeme naše Sluneční soustavu?
Naše galaxie je hvězdný systém 150 miliard hvězd, mezi něž patří i naše Slunce. Podle Hubbleovy klasifikace to je galaxie spirální. Až donedávna nebylo jisté, zda má či nemá tzv. příčku. Většina hvězd je soustředěna do galaktického disku o průměru 100 000 světelných roků.
Při pohledu od galaktického pólu rozeznáváme spirální ramena. Naše Sluneční soustava leží 30 000 světelných roků od centra galaxie a 25 světelných roků nad galaktickou rovinou. Pro své výjimečné postavení se naše galaxie často uvádí s „G“ a nebo se o ní hovoří také jako o Mléčné dráze.
Blíží se srážka!
Naše galaxie Mléčná dráha bude za 3 miliardy let součástí jedné velké galaxie, která vznikne po jejím splynutí s galaxií v Andromedě. K tomuto závěru došli astronomové na základě počítačové simulace vzájemného působení (interakce) obou galaxií. Dnes obě galaxie dělí vzdálenost 2,2 miliónů světelných roků. Tato vzdálenost se ale každou hodinu zkracuje o 500 000 km. Rychlost přibližování se navíc bude s klesající vzdáleností galaxií zvyšovat.
Jestliže zde v té době bude existovat lidská civilizace, velmi pravděpodobně by měla tuto událost přestát bez velkých následků a navíc bude mít šanci zhlédnout úžasné divadlo. Srážka galaxií zní sice hrozivě, ale pravděpodobnost, že by se přitom srazily jednotlivé hvězdy je mizivá kvůli obrovským vzdálenostem mezi nimi.
Dvě supernovy za století
Tým německých astronomů vedený Rolandem Diehlem (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics) studoval data získaná evropskou družicí Integral, která sleduje vesmír v oboru záření gama. Vědci se zaměřili na poměrně vzácný radioaktivní izotop hliníku 26 s poločasem rozpadu 740 000 let. Příslušný izotop vzniká v jádrech těžkých hvězd a do kosmického prostoru se dostává při explozích supernov. Gama záření může velmi dobře posloužit pro průzkum galaxie, protože jeho fotony procházejí i oblaky prachu a plynu, které naopak nepropustí například viditelné světlo.
Množství hliníku 26, které se při každé explozi supernovy do okolního vesmíru dostane, odpovídá asi 0,00015 hmotnosti Slunce. Z naměřených údajů vyplývá, že v Mléčné dráze se celkově vyskytuje přibližně 2,8 hmotnosti Slunce tohoto izotopu. To znamená, že za poslední zhruba milión let muselo v galaxii vybuchnout na 20 000 supernov, aby vytvořily zjištěné množství izotopu.
Inventura oblohy
Sloan Digital Sky Survey je jednou z nejambicióznějších astronomických přehlídek, které se kdy uskutečnily. Až bude dokončena, pokryje zhruba ¼ oblohy a poskytne 3D mapu zhruba miliónu galaxií a kvasarů. Ačkoliv stále ještě probíhá, už nyní z ní astronomové čerpají obrovské množství poznatků. Využívají jich i pro průzkum naší vlastní Galaxie.
Přehlídce je zasvěcen 2,5metrový dalekohled na Apache Point Observatory v Novém Mexiku (USA). Jeho 120 megapixelová digitální kamera naráz zobrazí část oblohy, která je srovnatelná s devíti měsíčními úplňky. Dvojice spektrografů, spojená optickým vláknem, je zas schopna pořídit spektra 600 galaxií najednou. S obrovským množstvím přitékajících dat si dokáže poradit jen specializovaný software.
