Guľové hviezdokopy s tmavou hmotou

Pomocou ďalekohľadu VLT (Very Large Telescope) na observatóriu na Cerro Paranal v Čile sa podarilo v okolí obrej rádiogalaxie Centaurus A objaviť celkom novú triedu „tmavých" guľových hviezdokôp. Tieto záhadné objekty sa podobajú na bežné guľové hviezdokopy, ale obsahujú oveľa väčšie množstvo hmoty. Mohli by byť aj neočakávaným domovom veľkého množstva tmavej hmoty alebo hmotných čiernych dier. Nič z toho sa však neočakávalo. Proč to tak je, zatiaľ astronómovia nevedia. Guľové hviezdokopy obiehajúce okolo väčšiny galaxií sú mohutnými zhlukmi až státisícov hviezd. Patria k najstarším hviezdnym systémom vo vesmíre a podarilo sa im prežiť prakticky celé obdobie vzniku a vývoja svojich materských galaxií. Hlavným autorom prezentovanej štúdie je doktorand Matt Taylor z Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Čile a účastník študentského programu ESO (ESO Studentship). „Guľové hviezdokopy a hviezdy, z ktorých sa skladajú, hrajú kľúčovú rolu v pochopení vzniku a vývoja galaxií. Počas dlhých desaťročí sa astronómovia domnievali, že hviezdy v konkrétnej guľovej hviezdokope majú približne rovnaký vek a chemické zloženie. Teraz však vieme, že ide o oveľa zaujímavejšie a komplikovanejšie systémy," vysvetľuje Matt Taylor. Eliptická galaxia Centaurus A (katalógové označenie NGC 5128) je najbližšia obria galaxia a zároveň silný rádiový zdroj a predpokladá sa, že okolo nej obieha až 2 000 guľových hviezdokôp. Pre porovnanie v našej Galaxii poznáme zatiaľ okolo 150 guľových hviezdokôp. Mnohé z nich v galaxii Centaurus A sú jasnejšie a hmotnejšie než ktorákoľvek z guľových hviezdokôp patriacich k našej Galaxii. Matt Taylor a jeho tím urobili zatiaľ najrozsiahlejšiu detailnú štúdiu vzorky 125 guľových hviezdokôp patriacich ku galaxii Centaurus A. Využili na to spektrograf s optickými vláknami FLAMES (Fibre Large Array Multi-Element Spectrograph) pracujúci v spojení s ďalekohľadom VLT. Pozorovania využili na odvodenie hmotnosti guľových hviezdokôp a na jej porovnanie s nameranou jasnosťou. Pre väčšinu guľových hviezdokôp v skúmanej vzorke platí, že tie jasnejšie zároveň obsahovali viac hmoty – čo sa očakávalo (pokiaľ hviezdokopa obsahuje viac hviezd, mala by byť jasnejšia a mať vyššiu hmotnosť). Niektoré hviezdokopy však v tomto porovnaní vyzerajú trocha zvláštne - sú mnohonásobne hmotnejšie, než vyzerajú. A čo je ešte zvláštnejšie: čím hmotnejšia je takáto neobvyklá hviezdokopa, tým väčšie množstvo jej hmoty nežiari. Významná časť hmoty týchto hviezdokôp je teda tmavá a skrytá. Ale aká? Je tu niekoľko možností. Mohli by tieto tmavé guľové hviezdokopy hostiť čierne diery alebo iné málo svietivé pozostatky hviezdneho vývoja? To je jeden z faktorov, ktorý by mohol pomôcť vysvetliť časť ich hmoty. Členovia tímu sa ale domnievajú, že tu zďaleka nejde o úplné vysvetlenie. A čo takto tmavá hmota? Obvykle sa predpokladá, že guľové hviezdokopy túto tajomnú kozmickú substanciu prakticky neobsahujú. Čo keď si ale, z nejakého neznámeho dôvodu, niektoré hviezdokopy určité množstvo tmavej hmoty vo svojich jadrách uchovali? To by mohlo vysvetliť získané pozorovania. Avšak takýto záver nie je v súlade s uznávanými teóriami. Spoluautor práce Thomas Puzia k tomu dodáva: „Náš objav hviezdokôp s neočakávane vysokým pomerom hmotnosti k počtu hviezd, ukazuje, že by mohli existovať rôzne druhy guľových hviezdokôp, ktoré sa navzájom vývojovo odlišujú. Niektoré hviezdokopy proste vyzerajú ako priemerné, ale v skutočnosti by mohli byť oveľa zaujímavejšie, než sa na prvý pohľad zdá." Tieto objekty zatiaľ zostávajú záhadou. Vedci z výskumného tímu sú zapojení aj do rozsiahlejšej prehliadky guľových hviezdokôp v cudzích galaxiách a existujú náznaky, že podobné tmavé guľové hviezdokopy by sa mohli vyskytovať aj inde. Matt Taylor konštatuje: „Náhodou sme narazili na záhadný typ hviezdokôp. To ukazuje, že je stále mnoho vecí, ktoré musíme zistiť o procesoch vzniku guľových hviezdokôp. Ide o významný výsledok a teraz potrebujeme objaviť ďalších zástupcov tejto triedy tmavých guľových hviezdokôp v iných galaxiách."

Publikované v časopise QUARK, august 2015, RNDr. Zdeněk Komárek