Hubbleův teleskop vyřešil záhadu fúze z raných let Mléčné dráhy

Naše domovská Galaxie, Mléčná dráha, se zvětšila do své současné velikosti částečně pohlcením menších galaxií. Nová data z Hubbleova vesmírného dalekohledu HST nyní ukazují definitivní důkazy o splynutí trpasličí galaxie s mladou Mléčnou dráhou v nejranějších fázích jejího vývoje. Toto zjištění rozšiřuje naše znalosti o historii naší Galaxie o 1,8 miliardy let dále do minulosti než dříve.

Výsledky byly publikovány v časopise Nature Astronomy.

Dnešní Mléčná dráha je masivní spirální galaxie, která je domovem stovek miliard hvězd. Naše Galaxie však nebyla vždy tak velká; rostla tvorbou nových hvězd ze svých plynných oblaků, a také pohlcováním hvězd, plynu a temné hmoty z jiných galaxií prostřednictvím fúzí.

K poslední masivní fúzi v historii naší Galaxie došlo s trpasličí galaxií Sagittarius (Střelec), která začala před více než 6 miliardami let a probíhá dodnes. Při pohledu zpět do ještě vzdálenější minulosti vědci zjistili, že Mléčná dráha před 10 miliardami let pohltila trpasličí galaxii zvanou Gaia-Sausage-Enceladus. Tato starověká fúze výrazně ovlivnila strukturu hvězdného disku naší Galaxie. Mezi těmito dvěma událostmi došlo k dalším, menším fúzím.

Historie naší Galaxie však tím nekončí. Pozorování i simulace naznačují, že těmto dvěma fúzím předcházela další velká fúze, ačkoliv o charakteristikách této události se vedou intenzivní debaty. Hubbleův teleskop nyní odhalil definitivní důkazy o dřívější fúzi, ke které došlo asi před 11,8 miliardami let, tedy pouhé 2 miliardy let po Velkém třesku.

„Naším domovem je galaxie Mléčná dráha, ale nevíme, jak byl náš dům postaven,“ řekl Davide Massari, hlavní autor studie z Astrophysics and Space Science Observatory of Bologna v Itálii. „V tomto článku zjišťujeme, odkud pochází první významná várka cihel: z trpasličí galaxie, kterou nazýváme LKH.“

Kosmická archeologická naleziště
Rozsáhlé astronomické průzkumy a přesná data z kosmických sond, jako je mise Gaia, sehrály klíčovou roli při sestavování historie naší Galaxie. Čím dále se vědci snaží nahlédnout do historie Mléčné dráhy, tím obtížnější je říct, co se stalo. Když byla naše Galaxie mladá, byla menší a velikostí mnohem bližší galaxiím, se kterými se srazila. Byla také chaotičtější a je možné, že známky fúzí byly v průběhu miliard let vymazány.

Právě do této temné minulosti nahlédl Hubbleův teleskop. Vědci využili HST ke studiu některých kulových hvězdokup v Mléčné dráze: obrovských, zhruba kulovitých shluků desítek tisíc až několika milionů hvězd. Kulové hvězdokupy obsahují některé z nejstarších hvězd v naší Galaxii a mohou sloužit jako kosmická archeologická naleziště, která uchovávají hvězdy z jiných galaxií, které Mléčná dráha pohltila.

„Díky vysokému rozlišení a hloubce snímků z Hubbleova teleskopu jsme mohli s nebývalou přesností měřit stáří a obsah kovů v těchto hvězdokupách,“ řekla Chiara Zerbinatiová, spoluautorka studie z Observatory of Bologna v Itálii. „Ve spojení s měřeními ze sondy Gaia to umožnilo rozlišit populaci kulových hvězdokup, které se liší od ostatních. Jsou to hvězdokupy, které se zrodily v LKH, a říkají nám, kdy byla daná galaxie pohlcena naší Galaxií a jak byla hmotná.“

Tým analyzoval pozorování 39 kulových hvězdokup z HST ve vnitřních 20 000 světelných letech naší Galaxie, kde by měly být zachovány důkazy o nejstarších sloučeních. Očekávali, že tento vzorek bude obsahovat kulové hvězdokupy, které vznikly v mladé galaxii Mléčná dráha, a také ty, které byly shromážděny z trpasličí galaxie Gaia-Sausage-Enceladus asi před 10 miliardami let.

Pomocí citlivých pozorování Hubbleova teleskopu k určení přesného stáří každé hvězdokupy a související metalicity – množství prvků těžších než hélium – určili, že ve vnitřních oblastech naší Galaxie existuje třetí populace kulových hvězdokup. Tým zjistil, že tato uskupení jsou starší než skupina shromážděná při fúzi Gaia-Sausage-Enceladus, ale mladší než ty, které vznikly v Mléčné dráze, bez ohledu na jejich obsah kovů. Tyto kupy tedy vznikly ze samostatné a ještě dřívější fúze – při níž Mléčná dráha absorbovala trpasličí galaxii o hmotnosti zhruba 500 milionů hmotností Slunce, což byl v té době významný zlomek hmotnosti naší Galaxie. Tuto trpasličí galaxii pojmenovali Low-energy-Kraken-Heracles, neboli LKH, na počest tří dřívějších výzkumných prací, které prosazovaly myšlenku fúze v rané historii naší Galaxie.

Tak rozsáhlé sloučení hvězd v tak rané fázi formování Mléčné dráhy má zásadní důsledky pro vývoj naší Galaxie. „Některé dřívější studie tvrdily, že nejranější fáze vývoje naší Galaxie byly definovány hvězdami zrozenými pouze v našem hvězdném ostrově,“ říká Davide Massari. „Zde jsme ukázali, že je třeba vzít v úvahu i hvězdy zrozené ve vnějších galaxiích.“

Tým plánuje pokračovat ve své práci na odhalení historie Mléčné dráhy studiem jejích kulových hvězdokup s cílem charakterizovat všechna masivní sloučení, která naše Galaxie zažila v průběhu kosmické historie.

„Hubbleův teleskop pozoruje kulové hvězdokupy, které dosud nebyly studovány, a to nám pomůže charakterizovat události sloučení, které se v historii Mléčné dráhy odehrály daleko v minulosti,“ řekl Fernando Aguado-Agelet, spoluautor studie z University of Vigo a University of La Laguna ve Španělsku.

Zdroj: https://esahubble.org/news/heic2611/

autor: František Martinek