Astronomové upřesnili, kdy dojde ke srážce Mléčné dráhy s galaxií v Andromedě

Astrometrická družice Gaia Evropské kosmické agentury ESA pohlédla za hranice naší Galaxie a prozkoumala dvě blízké galaxie M31 a M33, aby odhalila pohyb hvězd uvnitř těchto dvou hvězdných ostrovů, a také aby zjistila, kdy nastane kolize galaxie M31 s Mléčnou dráhou – výsledky jsou překvapivé.

Naše Galaxie patří k velkému uskupení galaxií, které známe jako Místní skupinu galaxií. Kromě Mléčné dráhy tam patří dvě velké galaxie v souhvězdích Andromedy a Trojúhelníku – známé též jako M31 a M33. Tato trojice galaxií představuje většinu hmotnosti Místní skupiny.

Astronomové mají již dlouhou dobu podezření, že galaxie v Andromedě se jednoho dne srazí s naší Galaxií a kompletně přebuduje naše kosmické okolí. Nicméně prostorové rozložení pohybů členů Místní skupiny galaxií zůstávalo nejasné a vytvářelo nejistý obraz budoucnosti Mléčné dráhy.

„Musíme studovat prostorové rozložení pohybů galaxií, abychom odhalili, jak se zvětšovaly a vyvíjely, a jak vytvářely a ovlivňovaly své struktury a způsob fungování,“ říká hlavní autor studie Roeland van der Marel, Space Telescope Science Institute in Baltimore, USA. „Byli jsme schopni to učinit na základě druhé sady velmi kvalitních dat pořízených družicí Gaia.“

Gaia v současné době vytváří nejpřesnější 3D mapu rozložení hvězd v okolním vesmíru a získaná data jsou postupně uvolňována. Údaje z druhého balíku, který byl publikován v dubnu 2018, byly použity i k tomuto výzkumu.

Dřívější studie Místní skupiny galaxií kombinovaly pozorování z kosmických observatoří včetně Hubbleova kosmického dalekohledu a pozemního radioteleskopu Very Long Baseline Array (VLBA) ke zjištění, jak se mění dráhy galaxií v čase. Dvě spirální galaxie tvaru disku jsou vzdáleny 2,5 a 3 milióny světelných roků od Země. Jsou však dostatečně blízko jedna vůči druhé, takže se mohou navzájem ovlivňovat.

Zatímco Hubbleův teleskop získal vůbec nejostřejší snímky galaxií v Andromedě a v Trojúhelníku, družice Gaia měřila s nevídanou přesností individuální polohy a pohyby velkého množství hvězd, které je tvoří.

„Prostřednictvím družice Gaia jsme pozorovali tisíce jednotlivých hvězd v obou galaxiích a studovali, jak se tyto hvězdy pohybují uvnitř svých galaktických domovů,“ dodává spoluautor článku Mark Fardal, rovněž ze Space Telescope Science Institute. „Přestože Gaia má za cíl především studovat Mléčnou dráhu, je dostatečně výkonná i ke studiu zejména hmotných a jasných hvězd uvnitř blízkých regionů tvorby nových hvězd – dokonce i v galaxiích mimo Mléčnou dráhu.“

Hvězdné pohyby změřené družicí Gaia odhalily nejen to, jak se každá z dvojice galaxií pohybuje vesmírem, ale rovněž jejich otáčení kolem rotační osy. Zhruba před sto lety, kdy astronomové poprvé zkoušeli porozumět podstatě galaxií, tato měření rotace byla velmi vyhledávaná, avšak nemohla být úspěšně realizována pomocí dalekohledů, které byly v tehdejší době dostupné.

„To trvalo do té doby, než byly nakonec vyvinuty observatoře jako Gaia,“ říká Roeland van der Marel. „Nejprve jsme změřili, jak se M31 a M33 otáčejí jako tělesa. Uplynulo 100 let a družice Gaia nakonec změřila přesně nepatrnou rychlost rotace nejbližší sousední galaxie M31. To nám pomůže lépe porozumět podstatě galaxií.“

Kombinací existujících pozorování s novými daty získanými družicí Gaia astronomové určili, jak se galaxie v Andromedě a v Trojúhelníku pohybují napříč oblohou a vypočítali oběžné dráhy pro každou z nich zpětně v čase i do budoucna na několik miliard roků.

„Zjištěné rychlosti nám ukázaly, že M33 nemůže být na dlouhodobé oběžné dráze kolem galaxie M31,“ říká spoluautor článku Ekta Patel z University of Arizona, USA. „Naše modely jednoznačně napovídají, že galaxie M33 je na cestě k prvnímu přiblížení ke galaxii M31.“

Zatímco Mléčná dráha a galaxie v Andromedě jsou předurčeny ke kolizi a splynutí, načasování a ničivý účinek vzájemného působení bude rovněž pravděpodobně odlišný, než se předpokládalo. Galaxie se nesrazí čelně, ale dojde spíše k bočnímu setkání. Může k tomu dojít ne za 3,9 miliardy roků, ale až za 4,5 miliardy – tedy o 600 miliónů roků později, než jsme předpokládali. „Tento objev je zásadní pro naše chápání vývoje galaxií a jejich interakcí,“ říká Timo Prusti, vědecký pracovník ESA v projektu Gaia.

U M31 a M33 vidíme neobvyklé charakteristiky, jako například deformované proudy plynů a hvězd. Jestliže se galaxie nesetkaly dříve, nemohlo to být způsobeno silami v průběhu přiblížení. Možná se tyto proudy vytvořily prostřednictvím vzájemného ovlivňování s jinými galaxiemi nebo v důsledku dynamiky plynů v samotných galaxiích.

Gaia byla zkonstruována především za účelem mapování hvězd v naší Galaxii – avšak tato nová studie ukázala, že družice překonala očekávání a může poskytnout unikátní pohledy na strukturu a dynamiku galaxií za hranicí našeho hvězdného ostrova. Další pozorování nepatrných pohybů těchto galaxií napříč oblohou prostřednictvím družice Gaia povedou ještě k většímu zpřesnění našich znalostí.

Zdroj: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Gaia_clocks_new_speeds_for_Milky_Way-Andromeda_collision

autor: František Martinek