Bouřlivá minulost Mléčné dráhy

Mléčná dráha má dlouhou a fascinující historii, která sahá až do raného vesmíru – do doby přibližně před 13,61 miliard let. Během této doby se značně vyvinula a sloučila s dalšími galaxiemi, aby se stala Galaxií, kterou vidíme dnes. V nedávné studii vytvořil tým kanadských astronomů nejpodrobnější rekonstrukci vývoje Mléčné dráhy od její nejranější fáze až do současnosti. S využitím dat poskytnutých vesmírným dalekohledem Jamese Webba (JWST) tým zkoumal 877 galaxií, jejichž hmotnosti a vlastnosti se velmi podobají tomu, jak astronomové očekávají, že Mléčná dráha v průběhu času vypadala („dvojníci Mléčné dráhy“).

Galaxie v tomto průzkumu pokrývaly obrovské rozmezí kosmického času, od doby, kdy byl vesmír starý 1,5 až 10 miliard let (před 12,3 až 3,5 miliardami let). Pozorováním vzdálenějších galaxií, které existovaly v době, kdy byl vesmír mladší, tým vytvořil vizuální časovou osu vývoje Mléčné dráhy. K jejich překvapení zjistili, že Mléčná dráha měla pozoruhodně bouřlivé mládí, než se ustálila do stabilní a strukturované „dospělé“ spirály, kterou známe dnes.

Studii vedla Vivian Tan, která nedávno dokončila doktorát na York University pod vedením profesora Adama Muzzina. Připojili se k nim výzkumníci z Dunlapova institutu pro astronomii a astrofyziku, SMU Institute for Computational Astrophysics, Kapteynova astronomického institutu, Kolumbijské astrofyzikální laboratoře, Space Telescope Science Institute (STScI), Herzbergova výzkumného centra pro astronomii a astrofyziku a několika univerzit. Článek popisující jejich zjištění byl zveřejněn v časopise Astrophysical Journal.

V souladu s Hubbleovou sekvencí astronomové klasifikují galaxie do tří skupin na základě jejich tvaru: eliptické, spirální a spirální s příčkou. Eliptické galaxie představují ranou fázi vývoje a mají málo struktur nebo mezihvězdného prachu a plynu. Představují přechodnou fázi galaktického vývoje; skládají se z jasné centrální výdutě obklopené protáhlým diskem. Spirální galaxie, známé svým tvarem větrníku, se skládají z centrální výdutě a zploštělého disku s hvězdami tvořícími spirální strukturu. Ty, které nespadají do těchto tří morfologií, jsou známé jako „nepravidelné galaxie“.

Galaxie ve studovaném vzorku pocházejí z klíčové epochy, kdy se galaxie menších hvězdných hmotností staly stabilními diskovými galaxiemi, které jsou běžné dnes. Pro svou studii tým zkombinoval snímky s vysokým rozlišením z JWST a Hubbleova teleskopu, aby vytvořil soupis 877 raných galaxií. Pozorování JWST byla získána v rámci kanadského programu NIRISS Unbiased Cluster Survey (CANUCS). Tento kanadský pozorovací program využívá data z Webbova přístroje Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS).

Tento přístroj postavila Kanadská kosmická agentura (CSA) ve spolupráci s Montrealskou univerzitou, Herzbergovým centrem pro astronomii a astrofyziku Národní výzkumné rady a společností Honeywell Robotics. CANUCS využívá data z přístroje NIRISS k pozorování pěti kup galaxií, což jsou přirozené gravitační čočky, které astronomům umožňují pozorovat slabší a vzdálenější galaxie.

V kombinaci s pozorováním ve viditelném světle pomocí HST vytvořil tým pro každou pozorovanou galaxii detailní mapy rozložení hmotnosti a rychlosti vzniku hvězd (SFR – star-formation-rate). Tyto mapy ukazovaly, kde se nacházely stávající hvězdy a kde se formovaly nové hvězdy během různých fází vývoje galaxií. Výsledky naznačily jasnou charakteristiku v celém vzorku, která ukazuje, že dvojníci Mléčné dráhy rostli zevnitř ven mezi 3 a 4 miliardami let po Velkém třesku. Začínají hustými centrálními oblastmi a hromadí hmotu ve svých vnějších oblastech prostřednictvím fúzí a vzniku nových hvězd, čímž postupně vytvářejí spirální struktury.

Tan a její kolegové poté provedli nejmodernější počítačové simulace sledující vývoj galaxií podobných Mléčné dráze, které do značné míry potvrdily pozorovaný model růstu zevnitř ven. Simulace však v některých případech nedokázaly reprodukovat velmi centrální povahu raných galaxií a nedokázaly předpovědět, jak rychle se hmota hromadí ve vnějších oblastech. Tyto výsledky poskytují cenná omezení pro teoretické modely galaktické evoluce a zapojené mechanismy, včetně zpětné vazby, rychlosti fúzí a formování disku.

„Astronomové modelují vznik Mléčné dráhy a dalších spirálních galaxií po celá desetiletí,“ řekla Tan. „Je úžasné, že s JWST můžeme testovat jejich modely a mapovat, jak progenitory Mléčné dráhy rostou se samotným vesmírem.“ Hlavním poznatkem z této studie je náznak, že raná historie Mléčné dráhy byla chaotičtější, než se dříve očekávalo. Z jejich pozorování se zdá, že galaxie v tomto raném období neustále doplňovaly hmotu díky srážkám a hromadily materiál, což spouštělo intenzivní záblesky tvorby hvězd.

Důkazem toho jsou velmi narušené tvary a asymetrické rysy, které pozorovali. Naproti tomu dvojníci Mléčné dráhy se v pozdějších kosmologických obdobích jeví mnohem stabilnější, charakterizují se hladšími strukturami a rovnoměrněji rozloženým vznikem hvězd. Adam Muzzin, astrofyzik na York University a spoluautor studie, uvedl:

„Tato studie je významným krokem vpřed v pochopení nejranějších fází formování naší Galaxie. Nejedná se však o nejhlubší ponoření, do kterého jsme s teleskopem dosud vstoupili. V nadcházejících letech se díky kombinaci JWST a gravitační čočky můžeme posunout od pozorování dvojníků Mléčné dráhy v 10 procentech jejich současného věku k pouhým 3 procentům jejich věku, tedy ke skutečným embryonálním fázím jejich formování.“

Studie je významným milníkem pro CANUCS a další kanadské astronomy zapojené do výzkumu JWST. Tým CANUCS mezitím pracuje na rozšíření této studie a vytvoření úplnějšího obrazu o vývoji galaxií, jako je Mléčná dráha. To bude zahrnovat kombinaci dalších dat s mimořádně vysokým rozlišením s aktualizovanými simulacemi pro analýzu ještě větších vzorků dvojníků Mléčné dráhy. Doufají, že tak přesně určí, kdy se galaxie, jako je Mléčná dráha, usadily do stabilních disků, jak dlouho proces trval a jaké fyzikální procesy vedly k tomuto přechodu.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/using-webb-canadian-astronomers-shed-light-on-the-milky-ways-turbulent-past a https://www.yorku.ca/news/2025/12/18/canadian-astronomers-use-webb-to-uncover-milky-ways-turbulent-youth-through-galactic-twins/

autor: František Martinek