Družice Gaia objevila hyperrychlé hvězdy cestující mezi galaxiemi

Skupina astronomů využila poslední data získaná evropskou astrometrickou observatoří Gaia k pohledu na hvězdy pohybující se vysokými rychlostmi, které byly doslova „vykopnuty“ z naší Galaxie. Vědci byli překvapeni objevem hvězd, které místo toho téměř „sprintovaly“ směrem k Mléčné dráze – zřejmě unikly z jiných galaxií.

V dubnu letošního roku byl publikován zcela nový katalog více než jedné miliardy hvězd proměřených astrometrickou družicí ESA s názvem Gaia. Astronomové z celého světa pracovali nepřetržitě v posledních měsících na studiu tohoto mimořádného souboru dat a zkoumali vlastnosti a pohyby hvězd v naší Galaxii i v jejím okolí s doposud nedosažitelnou přesností. To jim umožnilo vypracovat velké množství nových a zajímavých studií.

Mléčná dráha obsahuje několik stovek miliard hvězd. Většina z nich se nachází v disku s hustou výdutí uprostřed, v jejímž centru se ukrývá supermasivní černá díra. Zbývající hvězdy jsou rozptýleny v mnohem větším sférickém halo.

Hvězdy obíhají kolem středu naší Galaxie rychlostí několika set kilometrů za sekundu a jejich pohyb v sobě obsahuje spoustu informací o dávné historii našeho hvězdného ostrova. Nejrychlejší skupinu hvězd v Mléčné dráze představují tzv. hyperrychlé hvězdy, které – jak se domníváme – začaly svoji existenci v blízkosti galaktického středu a později byly vymrštěny směrem k okraji naší Galaxie v důsledku interakcí se supermasivní černou dírou.

Doposud byl objeven pouze malý počet hyperrychlých hvězd. Na základě pozorování družice Gaia byl nedávno publikován druhý soubor dat, který poskytuje unikátní příležitost k jeho detailnímu studiu.

Několik skupin astronomů se vrhlo do těchto pořízených dat při pátrání po hyperrychlých hvězdách okamžitě po zveřejnění nové databáze. Mezi nimi byli i tři astronomové z Leiden University v Nizozemí, kteří byli velmi ohromeni.

Pro více než 1,3 miliardy hvězd uskutečnila družice Gaia měření polohy, paralaxy – která je indikátorem jejich vzdálenosti – a jejich pohybu po obloze v rovině 2D. Pro 7 miliónů nejjasnějších hvězd družice rovněž měřila, jak rychle se pohybují směrem k nám nebo naopak od nás.

„Pro 7 miliónů hvězd uskutečnila Gaia trojrozměrná měření (3D) rychlostí stálic a jejich směrů, mezi nimiž jsme nalezli 20, které se mohou pohybovat rychlostí dostatečnou k případnému úniku z naší Galaxie,“ říká Elena Maria Rossi, jedna z autorů nové studie.

Maria Rossi se svými spolupracovníky, kteří již minulý rok objevili několik hyperrychlých hvězd v rámci studie na základě dat z družice Gaia zveřejněných v první zprávě, byli mile překvapeni a doufali, že najdou alespoň jednu hvězdu na útěku z Mléčné dráhy mezi pozorovanými sedmi milióny. Avšak zjistili, že jich existuje mnohem více.

„Avšak spíše než aby unikaly pryč z galaktického centra, většinu hvězd putujících vysokými rychlostmi jsme objevili ve fázi, kdy doslova závodí o to dostat se do naší Galaxie,“ dodává spoluautor studie Tommaso Marchetti. „Může se jednat o hvězdy z jiných galaxií, prolétající zrovna skrz naši Mléčnou dráhu.“

Je pravděpodobné, že tito mezigalaktičtí vetřelci pocházejí z Velkého Magellanova oblaku – relativně malé galaxie doprovázející Mléčnou dráhu – nebo dokonce mohou mít původ až v galaxiích velmi vzdálených. Pokud je to i tento případ, nesou si s sebou otisk místa svého původu a jejich studium z mnohem menší vzdálenosti, než se nachází jejich mateřská galaxie, může poskytnout zcela nové informace o podstatě hvězd v jiné galaxii – podobným způsobem můžeme studovat například planetu Mars na základě výzkumu meteoritů, které byly vymrštěny z rudé planety a dopadly na Zemi.

„Hvězdy mohou být urychleny na vysoké rychlosti, když se dostanou do blízkosti supermasivní černé díry,“ říká Elena Maria Rossi. „Proto přítomnost těchto hvězd může být indikátorem takovýchto černých děr v blízkých galaxiích. Avšak hvězdy mohly být dříve také součástí binárního systému vymrštěného směrem k Mléčné dráze, když jedna složka dvojhvězdy explodovala jako supernova. Jedna či druhá varianta nám toho může říci mnoho o těchto typech procesů probíhajících v okolních galaxiích.“

Alternativním vysvětlením je, že nově objevené „sprintující“ hvězdy mohou pocházet z oblasti halo naší Galaxie, odkud byly urychleny a nasměrovány směrem dovnitř v důsledku interakce s trpasličími galaxiemi, které se v minulosti přiblížily k Mléčné dráze. Dodatečné informace o stáří a složení těchto hvězd tak mohou pomoci astronomům objasnit jejich původ.

„Hvězda z halo Mléčné dráhy pravděpodobně bude mnohem starší a většinou složená z vodíku, zatímco hvězdy z jiných galaxií mohou obsahovat mnohem více těžkých chemických prvků,“ říká Tommaso Marchetti. „Zjištěním barvy hvězd se dozvíme více o tom, z čeho jsou složeny.“

Zdroj: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Gaia_spots_stars_flying_between_galaxies a https://www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181002103000.htm

autor: František Martinek