Družice Gaia objevila velkou vlnu v naší Galaxii

Naše Galaxie nestojí na místě: otáčí se a kymácí. A nyní data z vesmírného dalekohledu Gaia Evropské kosmické agentury ESA odhalila, že i v naší Galaxii se od jejího středu šíří obrovská vlna. Už asi sto let víme, že hvězdy Galaxie rotují kolem jejího středu, a Gaia měřila jejich rychlost a pohyb. Od 50. let 20. století víme, že disk Mléčné dráhy je zdeformovaný. V roce 2020 pak Gaia zjistila, že se tento disk v průběhu času kymácí, podobně jako pohyb káči.

A nyní je jasné, že velká vlna rozpohybuje hvězdy v naší Galaxii na vzdálenosti desítek tisíc světelných let od Slunce. Podobně jako kámen hozený do rybníka, který způsobuje vlnění na hladině, se tato galaktická vlna hvězd rozprostírá přes velkou část vnějšího disku Mléčné dráhy.

Nečekané galaktické vlnění je znázorněno na obrázku v úvodu článku. Zde jsou červeně a modře zobrazeny polohy tisíců jasných hvězd, které jsou překryty na mapách Mléčné dráhy z družice Gaia. Na levém obrázku se díváme na naši Galaxii „shora“. Na pravém obrázku vidíme přes vertikální řez Galaxií a díváme se na vlnu z boku. Tato perspektiva ukazuje, že „levá“ strana Galaxie se zakřivuje nahoru a „pravá“ strana se zakřivuje dolů (to je zakřivení disku). Nově objevená vlna je znázorněna červeně a modře: v červených oblastech leží hvězdy nad a v modrých oblastech hvězdy leží pod zakřiveným diskem Galaxie.

I když žádná kosmická loď nemůže cestovat za hranice naší Galaxie, unikátní přesné vidění družice Gaia – ve všech třech prostorových směrech (3D) plus třech rychlostech (pohyb směrem k nám a od nás a po obloze) – umožňuje vědcům vytvářet tyto mapy shora dolů a z boku.

Z nich vidíme, že se vlna táhne přes obrovskou část galaktického disku a ovlivňuje hvězdy vzdálené nejméně 30–65 tisíc světelných let od středu Galaxie (pro srovnání, Mléčná dráha má průměr asi 100 tisíc světelných let).

„Ještě přesvědčivější je to, že díky observatoři Gaia dokážeme měřit také pohyby hvězd uvnitř galaktického disku,“ říká Eloisa Poggiová, astronomka z Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) v Itálii, která vedla tým vědců, kteří vlnu objevili. „Zajímavý není jen vizuální vzhled vlnité struktury v trojrozměrném prostoru, ale také její vlnité chování, když analyzujeme pohyby hvězd v ní.“

Pohyby hvězd jsou znázorněné pomocí bílých šipek na snímku Mléčné dráhy z boku. Je vidět, že vlnitý vzorec vertikálních pohybů (znázorněných šipkami) je mírně horizontálně posunutý vzhledem k vlnitému vzoru tvořenému vertikální polohou hvězdy (znázorněnému červenou/modrou barvou). „Toto pozorované chování je v souladu s tím, co bychom od vlny očekávali,“ vysvětluje Eloisa Poggiová.

Představte si „vlnu“ předváděnou davem na stadionu. Vzhledem k tomu, že galaktické časové osy jsou mnohem delší než naše, představte si, že byste viděli tuto stadionovou vlnu zamrzlou v čase, podobně jako pozorujeme Mléčnou dráhu. Někteří jedinci by stáli vzpřímeně, někteří by se právě posadili (když vlna procházela) a další by se chystali vstát (když se k nim vlna blíží).

V této analogii odpovídají lidé stojící vzpřímeně oblastem zbarveným červeně na našich mapách s pohledem zepředu a z boku. A pokud vezmeme v úvahu pohyby, jedinci s největšími kladnými vertikálními pohyby (reprezentovanými největšími bílými šipkami směřujícími nahoru) jsou ti, kteří se teprve začínají zvedat před přicházející vlnou.

Eloisa Poggiová a její kolegové dokázali tento překvapivý pohyb vystopovat studiem detailních poloh a pohybů mladých obřích hvězd a cefeid. Jedná se o typy hvězd, jejichž jasnost se mění předvídatelným způsobem, což lze pozorovat teleskopy jako Gaia na velké vzdálenosti.

Protože se mladé obří hvězdy a cefeidy pohybují s vlnou, vědci se domnívají, že plyn v disku se může také podílet na tomto rozsáhlém zvlnění. Je možné, že si mladé hvězdy uchovávají paměť vlnových informací ze samotného plynu, ze kterého se zrodily.

Vědci neznají původ těchto galaktických otřesů. Možným vysvětlením by mohla být minulá srážka s trpasličí galaxií, ale je třeba provést další výzkum. Velká vlna by také mohla souviset s menším vlnícím se pohybem pozorovaným 500 světelných let od Slunce a rozprostírajícím se na vzdálenost přes 9000 světelných let, tzv. Radcliffovou vlnou.

„Radcliffova vlna je však mnohem menší filament a nachází se v jiné části galaktického disku než vlna studovaná v naší práci (mnohem blíže ke Slunci než velká vlna). Tyto dvě vlny spolu mohou, ale nemusí souviset. Proto bychom rádi provedli další výzkum,“ dodává Poggiová.

„Nadcházející čtvrtá publikace dat z družice Gaia bude obsahovat ještě lepší polohy a pohyby hvězd Mléčné dráhy, včetně proměnných hvězd, jako jsou cefeidy. To pomůže vědcům vytvářet ještě lepší mapy a tím prohloubit naše chápání těchto charakteristických rysů v naší domovské Galaxii,“ říká Johannes Sahlmann, vědecký pracovník projektu Gaia v ESA.

Zdroj: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Gaia/Gaia_discovers_our_galaxy_s_great_wave

autor: František Martinek