Proč nás blízké galaxie opouštějí?

Plochá rovina temné hmoty za Místní skupinou galaxií by mohla vysvětlovat, proč se blízké galaxie od nás vzdalují, místo aby se přibližovaly. Astronomové pomocí pokročilých počítačových simulací zjistili, že většina hmoty za Místní skupinou galaxií, která zahrnuje Mléčnou dráhu a galaxii v Andromedě, je uspořádána v rozsáhlé, zploštělé struktuře, spíše než aby byla rovnoměrně rozprostřena všemi směry. Velké oblasti s velmi malým množstvím hmoty leží nad a pod touto rovinou.

Výzkumníci zjistili, že toto „ploché“ rozložení je jediný způsob, jak přesně vysvětlit, jak kombinovanou hmotnost Mléčné dráhy a Andromedy, tak i neočekávané pohyby blízkých galaxií. Studie byla vedena doktorandem Ewoudem Wempem a profesorkou Aminou Helmiovou z University of Groningen ve spolupráci s vědci z Německa, Francie a Švédska a byla publikována v časopise Nature Astronomy.

Téměř před 100 lety astronom Edwin Hubble ukázal, že většina galaxií se od Mléčné dráhy vzdaluje, což bylo klíčové pozorování, které pomohlo upevnit myšlenku, že se vesmír rozpíná a začal Velkým třeskem. I tehdy si astronomové všimli důležitých výjimek. Například galaxie v Andromedě se pohybuje směrem k Mléčné dráze rychlostí asi 100 kilometrů za sekundu.

Vědci se po celá desetiletí snaží vysvětlit, proč se většina velkých galaxií v blízkosti Mléčné dráhy, s výjimkou Andromedy, vzdaluje a zdá se, že na ně do značné míry nepůsobí gravitační síla Místní skupiny galaxií (Mléčná dráha, galaxie v Andromedě a desítky menších galaxií).

Nové simulace nabízejí řešení této dlouhotrvající záhady. Mezinárodní výzkumný tým pod vedením Ewouda Wempeho z Kapteyn Institute in Groningen zjistil, že hmota těsně za Místní skupinou galaxií, včetně okolní temné hmoty, tvoří širokou, plochou vrstvu táhnoucí se desítky milionů světelných let daleko. Nad a pod touto strukturou se nacházejí rozsáhlé prázdné oblasti. Pokud je tato konfigurace zahrnuta, simulace se věrně shodují s pozorovanými polohami a rychlostmi blízkých galaxií a poskytují tak vysvětlení jejich pohybu.

„Virtuální dvojče“ Místní skupiny galaxií
Algoritmus vycházel z oblastí raného vesmíru s rozložením hmoty založeným na pozorováních kosmického mikrovlnného pozadí. S využitím výkonného počítače se model vyvinul tak, aby reprodukoval současné charakteristiky Místní skupiny galaxií s hmotností, polohou a rychlostí Mléčné dráhy a galaxie v Andromedě a polohami a rychlostmi 31 galaxií těsně za hranicí Místní skupiny galaxií. Výsledkem byly simulace, které lze považovat za „virtuální dvojčata“ našeho kosmického prostředí.

V počítačovém výsledku s plochým rozložením hmotnosti má 31 okolních galaxií rychlost srovnatelnou s pozorovanou. Galaxie se od nás vzdalují, a to navzdory hmotnosti Místní skupiny. Vysvětlení je takové, že u blízkých galaxií v rovině je gravitační síla Místní skupiny vyrovnána hmotou dále v rovině. A mimo rovinu, kde byste očekávali, že se k nám hmota pohybuje, žádné galaxie nejsou.

Potěšena objevem
Podle vedoucího výzkumu Ewouda Wempeho se jedná o první posouzení rozložení a rychlosti temné hmoty v oblasti obklopující Mléčnou dráhu a galaxii M31 v Andromedě.

„Zkoumáme všechny možné lokální konfigurace raného vesmíru, které by nakonec mohly vést k Místní skupině galaxií. Je skvělé, že nyní máme model, který je na jedné straně v souladu se současným kosmologickým modelem a na straně druhé s dynamikou našeho lokálního prostředí.“

Rovněž Amina Helmiová je s objevem velmi spokojená. Podle ní se astronomové tento problém bez úspěchu snažili vyřešit již celá desetiletí. „Jsem nadšená, že na základě čistě pohybů galaxií dokážeme určit rozložení hmotnosti, které odpovídá polohám galaxií uvnitř i v těsném okolí Místní skupiny.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/why-nearby-galaxies-are-fleeing-us-scientists-finally-solve-a-50-year-mystery/

autor: František Martinek