Štruktúra v Mliečnej ceste naznačuje nedávny úder

Neočakávané usporiadanie v pohyboch hviezd v disku Mliečnej cesty poukazuje na nedávny úder od inej galaxie. Dve nezávislé skupiny astronómov totiž našli zaujímavé štruktúry, ktoré sa objavili v pohyboch hviezd našej Galaxie. Tieto štruktúry poukazujú na to, že za poslednú miliardu rokov sa nejaká blízka galaxia mihla okolo tej našej. Astrometrická družica GAIA získala nebývalé perfektné merania vzdialeností a pohybov miliardy hviezd a umožnila vytvoriť mapu našej Galaxie s vysokým rozlíšením.

Od apríla, kedy bola uvoľnená druhá časť dát, sa získala celá záplava nových vzrušujúcich výsledkov: od objavu nových blízkych hviezdokôp až po pohyby vzdialených galaxií. Teraz astronómovia skúmajú údaje najmä o naše vlastnej Galaxii. Počítačová animácia, ktorú vytvorili, ukazuje, ako sa v čase tvorila obálka v tvare slimačej ulity – ide o graf závislosti vzdialenosti hviezd od roviny Galaxie na ich rýchlosti vzhľadom k tejto rovine. Na začiatku boli všetky hviezdy sústredené v jednej oblasti grafu. Po čase obiehali hviezdy po kružniciach v smere pohybu hodinových ručičiek a globálne rozloženie hviezd sa začalo vlniť, prípadne vykazovať špirálový tvar, tak ako je to vidno v dátach zo satelitu GAIA. Teresa Antoja (Univerzita v Barcelone, Španielsko) spolu s kolegami ako prvá objavila neočakávanú štruktúru keď vybrali 6 miliónov blízkych hviezd z katalógu dát z družice GAIA s presnými súradnicami a rýchlosťami. Astronómovia sa pozreli na rozdelenie hviezd v priestore, avšak najprv nevideli nič neobvyklé. Ale keď sa špecificky zamerali na pohyby hviezd, uvideli špirálový útvar, zreteľný najmä vtedy, ak sa porovnávajú pohyby v rovine galaktického disku s pohybmi kolmo na túto rovinu. Tento špirálový útvar, ktorý sa objavil na grafe rýchlostí hviezd je známy ako tzv. „fázová špirála". O objave informujú vedci v známom prírodovedeckom časopise „Nature". Väčšina hviezd v Galaxii sa nachádza v jej disku, pričom obiehajú okolo galaktického jadra. Fakt, že ich takmer kruhové dráhy korelujú s pohybmi hore a dole nad a pod rovinu disku produkujúc špirálový tvar, znamená, že niečo vyviedlo disk z jeho rovnováhy. Špirála predstavuje veľkoškálovú gravitačnú poruchu, takže vinníkom bolo najpravdepodobnejšie niečo s veľkosťou a hmotnosťou malej galaxie. Keď naša Galaxia vznikala, tieto vzájomné priblíženia galaxií boli pravdepodobne časté, ale dávnejšie gravitačné poruchy boli počas stoviek miliónov rokov postupne zahladené. Keďže aj dnes vidíme špirálovú fázu, znamená to, že do disku Mliečnej cesty narazilo niečo celkom nedávno. Zatiaľ projekt GAIA stanovil nový štandard pre porozumenie vzdialenostiam a pohybom hviezd, ale mali by byť ešte uvoľnené údaje o detailnom chemickom zložení mnohých hviezd. Hviezdy sa skladajú prevažne z vodíka a hélia, ale stopy ťažších chemických prvkov nám môžu odhaliť vek hviezd aj iné ich vlastnosti. Pozemné spektroskopické prehliadky, ako je napríklad Galactic Archaeology with HERMES (GALAH) na Australian Astronomical Observatory, priniesli merania s vysokým rozlíšením týchto chemických vlastností pre stovky tisíc hviezd. Skombinovaním údajov z GAIA A GALAH Joss Bland-Hawthorn (University of Sydney, Australia) so spolupracovníkmi študoval špirálovú fázu doplnkovým spôsobom, pričom použil nielen pohyby hviezd, ale aj obsah ťažších prvkov vo hviezdach, aby lepšie porozumel tomuto útvaru. Každá nasledujúca generácia hviezd obsahuje väčšie množstvo ťažších prvkov než hélium, ktoré astronómovia nazývajú kovy (k zármutku všetkých chemikov). To robí obsah kovov, alebo metalicitu, akýmsi hrubým zástupcom veku hviezd – čím je hviezda bohatšia na kovy, tým je mladšia. Bland-Hawthorn použil údaje z projektov GALAH a GAIA na identifikáciu dvoch diskov v Mliečnej ceste, jedného bohatého na kovy a druhého staršieho a na kovy chudobnejšieho. Špirálová fáza je lepšie pozorovateľná v disku bohatom na kovy, ktorý umožňuje astronómom určiť kedy sa naša Galaxia stretla s galaktickým votrelcom. Tím okolo Bland-Hawthorna určil dobu priblíženia cudzej galaxie na asi 500 miliónov rokov do minulosti, čo je konzistentné s výsledkami skupiny Teresy Antojovej, ktorá tento čas vypočítala na obdobie 300 – 900 miliónov rokov pred súčasnosťou. Zaujímavé je, že trpasličia guľovitá galaxia v Strelcovi (angl. Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy) sa tesne priblížila k Mliečnej ceste asi pred 200 miliónmi až jednou miliardou rokov, čo ju robí dobrým kandidátom na túto galaktickú poruchu. Toto priblíženie je ešte stále v procese gravitačného trhania tejto trpasličej galaxie našou Galaxiou na márne kúsky. Objav špirálovej fázy v Galaxii môže byť len začiatok. Presné merania satelitu GAIA zabezpečia údaje pre ďalšie skúmania korelácie pohybov – Antojová napríklad upozorňuje na „slimačie ulity a brázdy", ktoré dopĺňajú špirálu. Identifikovanie a porozumenie vzniku týchto štruktúr pomôže astronómom pochopiť ako sa naša Galaxia vyvíjala v čase a aké ďalšie interakcie so svojimi susedmi zažila.

Neočakávané usporiadanie v pohyboch hviezd v disku Mliečnej cesty poukazuje na nedávny úder od inej galaxie. Dve nezávislé skupiny astronómov totiž našli zaujímavé štruktúry, ktoré sa objavili v pohyboch hviezd našej Galaxie. Tieto štruktúry poukazujú na to, že za poslednú miliardu rokov sa nejaká blízka galaxia mihla okolo tej našej. Astrometrická družica GAIA získala nebývalé perfektné merania vzdialeností a pohybov miliardy hviezd a umožnila vytvoriť mapu našej Galaxie s vysokým rozlíšením. Od apríla, kedy bola uvoľnená druhá časť dát, sa získala celá záplava nových vzrušujúcich výsledkov: od objavu nových blízkych hviezdokôp až po pohyby vzdialených galaxií. Teraz astronómovia skúmajú údaje najmä o naše vlastnej Galaxii. Počítačová animácia, ktorú vytvorili, ukazuje, ako sa v čase tvorila obálka v tvare slimačej ulity – ide o graf závislosti vzdialenosti hviezd od roviny Galaxie na ich rýchlosti vzhľadom k tejto rovine. Na začiatku boli všetky hviezdy sústredené v jednej oblasti grafu. Po čase obiehali hviezdy po kružniciach v smere pohybu hodinových ručičiek a globálne rozloženie hviezd sa začalo vlniť, prípadne vykazovať špirálový tvar, tak ako je to vidno v dátach zo satelitu GAIA. Teresa Antoja (Univerzita v Barcelone, Španielsko) spolu s kolegami ako prvá objavila neočakávanú štruktúru keď vybrali 6 miliónov blízkych hviezd z katalógu dát z družice GAIA s presnými súradnicami a rýchlosťami. Astronómovia sa pozreli na rozdelenie hviezd v priestore, avšak najprv nevideli nič neobvyklé. Ale keď sa špecificky zamerali na pohyby hviezd, uvideli špirálový útvar, zreteľný najmä vtedy, ak sa porovnávajú pohyby v rovine galaktického disku s pohybmi kolmo na túto rovinu. Tento špirálový útvar, ktorý sa objavil na grafe rýchlostí hviezd je známy ako tzv. „fázová špirála". O objave informujú vedci v známom prírodovedeckom časopise „Nature". Väčšina hviezd v Galaxii sa nachádza v jej disku, pričom obiehajú okolo galaktického jadra. Fakt, že ich takmer kruhové dráhy korelujú s pohybmi hore a dole nad a pod rovinu disku produkujúc špirálový tvar, znamená, že niečo vyviedlo disk z jeho rovnováhy. Špirála predstavuje veľkoškálovú gravitačnú poruchu, takže vinníkom bolo najpravdepodobnejšie niečo s veľkosťou a hmotnosťou malej galaxie. Keď naša Galaxia vznikala, tieto vzájomné priblíženia galaxií boli pravdepodobne časté, ale dávnejšie gravitačné poruchy boli počas stoviek miliónov rokov postupne zahladené. Keďže aj dnes vidíme špirálovú fázu, znamená to, že do disku Mliečnej cesty narazilo niečo celkom nedávno. Zatiaľ projekt GAIA stanovil nový štandard pre porozumenie vzdialenostiam a pohybom hviezd, ale mali by byť ešte uvoľnené údaje o detailnom chemickom zložení mnohých hviezd. Hviezdy sa skladajú prevažne z vodíka a hélia, ale stopy ťažších chemických prvkov nám môžu odhaliť vek hviezd aj iné ich vlastnosti. Pozemné spektroskopické prehliadky, ako je napríklad Galactic Archaeology with HERMES (GALAH) na Australian Astronomical Observatory, priniesli merania s vysokým rozlíšením týchto chemických vlastností pre stovky tisíc hviezd. Skombinovaním údajov z GAIA A GALAH Joss Bland-Hawthorn (University of Sydney, Australia) so spolupracovníkmi študoval špirálovú fázu doplnkovým spôsobom, pričom použil nielen pohyby hviezd, ale aj obsah ťažších prvkov vo hviezdach, aby lepšie porozumel tomuto útvaru. Každá nasledujúca generácia hviezd obsahuje väčšie množstvo ťažších prvkov než hélium, ktoré astronómovia nazývajú kovy (k zármutku všetkých chemikov). To robí obsah kovov, alebo metalicitu, akýmsi hrubým zástupcom veku hviezd – čím je hviezda bohatšia na kovy, tým je mladšia. Bland-Hawthorn použil údaje z projektov GALAH a GAIA na identifikáciu dvoch diskov v Mliečnej ceste, jedného bohatého na kovy a druhého staršieho a na kovy chudobnejšieho. Špirálová fáza je lepšie pozorovateľná v disku bohatom na kovy, ktorý umožňuje astronómom určiť kedy sa naša Galaxia stretla s galaktickým votrelcom. Tím okolo Bland-Hawthorna určil dobu priblíženia cudzej galaxie na asi 500 miliónov rokov do minulosti, čo je konzistentné s výsledkami skupiny Teresy Antojovej, ktorá tento čas vypočítala na obdobie 300 – 900 miliónov rokov pred súčasnosťou. Zaujímavé je, že trpasličia guľovitá galaxia v Strelcovi (angl. Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy) sa tesne priblížila k Mliečnej ceste asi pred 200 miliónmi až jednou miliardou rokov, čo ju robí dobrým kandidátom na túto galaktickú poruchu. Toto priblíženie je ešte stále v procese gravitačného trhania tejto trpasličej galaxie našou Galaxiou na márne kúsky. Objav špirálovej fázy v Galaxii môže byť len začiatok. Presné merania satelitu GAIA zabezpečia údaje pre ďalšie skúmania korelácie pohybov – Antojová napríklad upozorňuje na „slimačie ulity a brázdy", ktoré dopĺňajú špirálu. Identifikovanie a porozumenie vzniku týchto štruktúr pomôže astronómom pochopiť ako sa naša Galaxia vyvíjala v čase a aké ďalšie interakcie so svojimi susedmi zažila.

Publikované v časopise QUARK, 12/2018, RNDr. Zdeněk Komárek

Text k obrázku: Táto umelecká ilustrácia ukazuje poruchu v rýchlostiach hviezd v našej Galaxii. Táto štruktúra sa vytvorila, keď iná, menšia galaxia narazila do našej pred stovkami miliónov rokov.

Zdroj obrázka: ESA / CC BY-SA 3.0 IGO