Vyšetrovanie galaktickej kolízie

Vedcom skúmajúcim kopu galaxií Abell 2744 sa podarilo poskladať dohromady črepiny jej zložitej a búrlivej minulosti. Na svoju prácu použili množstvo pozemných aj kozmických ďalekohľadov vrátane VLT (Very Large Telescope na Cerro Paranal v Čile – sústava štyroch 8,2-metrových teleskopov) a Hubblovho kozmického teleskopu (HST). Zdá sa, že kopa Abell 2744 sa sformovala v dôsledku „hromadnej kolízie“ najmenej štyroch pôvodne samostatných kôp, čo viedlo ku vzniku niekoľkých zvláštnych efektov, ktoré doposiaľ neboli pozorované spoločne. Chaos, ktorý vznikol pri zrážke veľkých kôp galaxií predstavuje pre vedcov bezodnú studnicu astrofyzikálnych informácií. Medzinárodnému tímu astronómov sa pri skúmaní jednej z najkomplexnejších a najzvláštnejších kolidujúcich galaktických kôp na oblohe podarilo rozpliesť históriu galaktickej zrážky, ktorá sa odohrala pred 350 miliónmi rokov. Julian Merten, jeden z vedúcich vedcov tejto novej štúdie kopy Abell 2744, vysvetľuje: „Rovnako ako vyšetrovateľ skúmajúci príčiny dopravnej nehody môžeme použiť naše pozorovania následkov tejto kozmickej zrážky na rekonštrukciu dejov, ktoré sa v našom prípade odohrali pred stovkami miliónov rokov. Môžeme tak odhaliť, akým spôsobom vznikali vo vesmíre väčšie štruktúry, alebo ako interagujú odlišné formy hmoty, keď sa spolu stretnú.“ „Kopu Abell 2744 sme prekrstili na „Pandorinu kopu“, pretože kolízia rozpútala mnoho rozličných a neobvyklých procesov, z ktorých niektoré sme dosiaľ nikdy nepozorovali,” dodáva Renato Dupke, jeden z členov tímu. Vďaka kombinácii dát z rôznych teleskopov (VLT, japonského ďalekohľadu Subaru, HST a Chandra X-ray Observatory) bola kopa Abell 2744 preštudovaná detailnejšie než kedykoľvek predtým. Na snímkach z HST sú pozorovateľné jednotlivé galaxie patriace ku kope, ktoré však v skutočnosti predstavujú len 5 % jej celkovej hmotnosti. Zvyšok tvorí plyn (asi 20 %), ktorý je tak horúci, že žiari len na vlnových dĺžkach röntgenového žiarenia, a tmavá hmota (asi 75 %), ktorá je úplne neviditeľná. Aby vedci pochopili, ako sa kolízia odohrala, museli detailne zmapovať rozloženie jednotlivých druhov hmoty v rámci kopy Abell 2744. Tmavá hmota je nepozorovateľná a nezachytiteľná, lebo nevyžaruje, neabsorbuje ani neodráža žiadne žiarenie; jej prítomnosť sa prejavuje len prostredníctvom gravitačného pôsobenie na okolitú hmotu. Na určenie rozloženia tmavej hmoty v kope vedci použili jav známy ako „gravitačné šošovkovanie“. Ide o ohyb svetelných lúčov vzdialených zdrojov pri prechode gravitačným poľom kopy, ktorý sa prejaví ako deformácia obrazov galaxií na pozadí snímok z HST či VLT. Pri podrobnom skúmaní týchto deformácií je možné spätne rekonštruovať rozloženie tmavej hmoty vnútri kopy. Objavenie horúceho plynu je výrazne jednoduchšie, pretože je možné ho priamo pozorovať pomocou röntgenového ďalekohľadu Chandra (Chandra X-ray Observatory, NASA). Tieto pozorovania sú však dôležité nielen pre nájdenie plynu, ale tiež na určenie smerov a rýchlostí vzájomného pohybu jednotlivých zložiek kopy. Pri pohľade na výsledky pozorovaní astronómovia našli veľa neobvyklých vlastností: „Zdá sa, že Abell 2744 vznikla spojením štvorice samostatných kôp pri sérii kolízií, ktoré sa odohrali pred 350 miliónmi rokov. Komplikované a nehomogénne rozloženie rôznych druhov hmoty je mimoriadne neobvyklé a fascinujúce,“ hovorí Dan Coe, druhý vedúci autor štúdie. Zdá sa, že séria kolízií vzájomne separovala určité množstvo plynu a tmavej hmoty, takže sa tieto zložky na niektorých miestach vyskytujú oddelene jedna od druhej; a tiež od viditeľnej hmoty v podobe galaxií. Pandorina kopa spojuje niektoré javy, ktoré dosiaľ boli v iných systémoch pozorované samostatne. V blízkosti stredu kopy sa nachádza miesto, kde plyn jednej z pôvodných kôp koliduje s plynom ďalšej kopy a dochádza ku vzniku rázovej vlny. Tmavá hmota naopak nebola kolíziou nijako ovplyvnená. V iných častiach kopy sa naopak vyskytujú galaxie a tmavá hmota, ale žiadny plyn, ktorý mohol byť vymetený počas kolízie a zostali po ňom len slabé stopy. Vo vonkajších častiach kopy sa však nachádzajú ešte neobvyklejšie útvary. Jedna z oblastí obsahuje veľa tmavej hmoty, ale žiadne galaxie ani horúci plyn. Z kopy bol tiež vyvrhnutý zhluk plynu, ktorý predchádza (a nie nasleduje) tmavú hmotu. Toto zvláštne usporiadanie môže astrofyzikom veľa napovedať o správaní sa tmavej hmoty a o tom, akým spôsobom medzi sebou interagujú rozličné formy hmoty vo vesmíre. Kopy galaxií predstavujú najväčšie štruktúry vo vesmíre, ktoré obsahujú doslova bilióny hviezd. Spôsob, akým sa rodia a vyvíjajú prostredníctvom opakovaných kolízií, má významný dopad na naše chápanie vesmíru. Výskum Pandorinej kopy, najkomplexnejšej a najviac fascinujúcej doteraz známej kolidujúcej kopy galaxií, bude ďalej pokračovať.

RNDr. Zdeněk Komárek