Srážka, která v minulosti vedla ke vzniku Mléčné dráhy

Evropská astrometrická družice Gaia uskutečnila hlavní a zásadní objev k rozuzlení historického vývoje naší Galaxie. Namísto vývoje osamělého hvězdného ostrova naše Galaxie splynula s jinou velkou galaxií v rané fázi svého života – zhruba před 10 miliardami roků. Záznam této události je rozprostřen kolem nás napříč celou oblohou. Avšak observatoř Gaia a její mimořádná preciznost nám ukázala, co se skrývá ve všech směrech. Observatoř Gaia měřila polohy, jasnosti a pohyby hvězd s dosud nebývalou přesností.

Během prvních 22 měsíců pozorování skupina astronomů, jejíž vedoucím byla Amina Helmi z University of Groningen v Nizozemí, zkoumala 7 miliónů hvězd – pro které byly určeny 3D polohy včetně rychlosti a směru pohybu. Bylo zjištěno, že zhruba 30 000 z nich je součástí „přebytečného souboru“ hvězd pohybujících se skrz Mléčnou dráhu (na obrázcích jsou znázorněny žlutou barvou). Pozorované hvězdy zejména v současné době přecházejí v sousedství Sluneční soustavy. Jsme do tohoto uskupení tak hluboce ponořeni, že jeho hvězdy nás obklopují téměř kolem dokola, a tak je lze pozorovat napříč celou oblohou.

Přestože jsou promíchané s ostatními hvězdami, stálice z tohoto „cizího“ souboru se odlišovaly v získaném souboru dat z družice Gaia, protože se všechny pohybovaly po protáhlých trajektoriích v opačném směru, než většina z několika stovek miliard hvězd v naší Galaxii včetně Slunce. Na základě jejich umístění v tzv. Hertzprungově-Russellově diagramu – který je používán k porovnávání barev a jasností hvězd – se rovněž ukázalo, že patří do zřetelně odlišné hvězdné populace.

Naprostá většina z neobvykle se pohybujících hvězd zahrnutých do výzkumu, který prováděla Amina Helmi se svými spolupracovníky, byla podezřelá z toho, že mohla mít co do činění s historií vývoje Mléčné dráhy a může tak přispět k pochopení jejího původu.

V minulosti Amina Helmi a její výzkumná skupina použila počítačové simulace ke zjištění, co se stane s hvězdami, když splynou dvě velké galaxie. Když porovnala tyto údaje s daty z družice Gaia, závěry z počítačových simulací odpovídaly pozorování. „Soubor hvězd, který jsme objevili v datech z družice Gaia, měl veškeré vlastnosti, které bychom očekávali od pozůstatků po galaktické srážce,“ říká Amina Helmi, hlavní autorka článku publikovaného v časopise Nature.

Řečeno jinými slovy, objevený soubor je tím, co jsme očekávali od hvězd, které byly kdysi součástí jiné galaxie a byly „pohlceny“ Mléčnou dráhou. Hvězdy nyní představují většinu vnitřního halo naší Galaxie – difúzní složky tvořené starými hvězdami, které se zrodily v rané fázi a nyní obklopují hlavní část Mléčné dráhy známou jako centrální výduť a galaktický disk.

Galaktický disk sám o sobě je složen ze dvou částí. Je zde tenký disk, jehož tloušťka dosahuje několik stovek světelných roků a obsahuje útvary spirálních ramen tvořených jasnými hvězdami. A je zde rovněž přítomen tlustý disk, který má tloušťku několik tisíc světelných roků. Obsahuje zhruba 10 až 20 % hvězd celé Galaxie, jejichž původ se dá jen obtížně vysvětlit.

„Jsme si jisti, že naše interpretace bude potvrzena po zkompletování dat z družice Gaia s dodatečnými informacemi o chemickém složení hvězd dodaných v rámci pozemního průzkumu v programu APOGEE,“ říká Carine Babusiaux, Université Grenoble Alpes, Francie, další autorka publikovaného článku.

Hvězdy, které vznikly v jiných galaxiích, mají unikátní chemické složení, které odpovídá podmínkám v jejich mateřském domově. Jestliže je tento soubor hvězd skutečně pozůstatkem galaxie, která splynula s Mléčnou dráhou, pak bychom u těchto stálic měli prokázat odlišné složení.

Astronomové pojmenovali tuto galaxii názvem Gaia-Enceladus po jednom z gigantů-obrů v řecké mytologii, které zrodila bohyně Gaia. „Podle legendy se Enceladus ukrýval pod sopkou Etna na Sicílii a byl zodpovědný za lokální zemětřesení. Podobně i hvězdy z uskupení Gaia-Enceladus byly ukryty hluboko v souboru dat z astronomické družice Gaia a doslova otřásly Mléčnou dráhou, což vedlo k vytvoření tlustého disku,“ dodává Amina Helmi.

Astronomové rovněž objevili v Mléčné dráze stovky proměnných hvězd a 13 kulových hvězdokup, které se pohybovaly po podobných trajektoriích jako hvězdy v uskupení Gaia-Enceladus. Z toho vyplývá, že původně byly součástí tohoto hvězdného systému. Kulové hvězdokupy jsou seskupení několika miliónů hvězd, které drží pohromadě vzájemná gravitace, přičemž obíhají kolem centra Galaxie. Skutečnost, že tak mnoho kulových hvězdokup může být spojeno s uskupením Gaia-Enceladus, je dalším vodítkem, že kdysi musela existovat velká galaxie se svým vlastním doprovodem kulových hvězdokup.

Další analýzy odhalily, že tato galaxie byla zhruba stejně velká jako Magellanova oblaka – dvě satelitní galaxie přibližně desetkrát menší, než je současná velikost Mléčné dráhy. Před deseti miliardami roků, v době, kdy došlo ke splynutí s uskupením Gaia-Enceladus, byla naše Galaxie mnohem menší, takže poměr mezi oběma objekty byl pravděpodobně více než 4 : 1. Byl to proto nepochybně největší přírůstek Mléčné dráhy v její historii.

„Skutečnost, že jsme nyní zahájili rozplétání historie vzniku Mléčné dráhy, je pro nás velmi vzrušující,“ říká Anthony Brown, Leiden University, Nizozemí, který je spoluautorem článku, a také vedoucím konsorcia pro zpracování a analýzu dat z družice Gaia.

Přestože vůbec první diskuse o zkonstruování družice Gaia začaly už před 25 roky, jedním z hlavních cílů výzkumu bylo ověření různorodosti hvězdných proudů v naší Galaxii a zrekonstruovat tak její ranou historii. Tato vize se nyní naplnila.

„Gaia byla zkonstruována za účelem zodpovězení takovýchto otázek,“ říká Amina Helmi. „Nyní můžeme říci, jak se naše Galaxie formovala v této rané etapě vývoje. To je báječné.“

„Na základě interpretace pohybu hvězd rozptýlených napříč oblohou jsme nyní schopni odhalit dávnou historii Mléčné dráhy a objevit hlavní milníky jejího vývoje, a to je možné jedině díky kosmické observatoři Gaia,“ uzavírá Timo Prusti, vědecký pracovník projektu Gaia z Evropské kosmické agentury ESA.

Zdroj: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Gaia/Galactic_ghosts_Gaia_uncovers_major_event_in_the_formation_of_the_Milky_Way a https://scitechdaily.com/the-merger-that-led-to-the-formation-of-the-milky-way/

autor: František Martinek