Naděje v galaktických průvodcích

Galaxie v Andromedě se svými průvodci M32 a M110Foto: Robert Gendler

Dvěma astronomům se podařilo objevit nové trpasličí galaxie na základě gravitačního působení na galaxii M31 v Andromedě. Tento objev by mohl učinit významný pokrok ve studiu chování temné hmoty.

Američtí astronomové Eric Bell a Colin Slater z Univerzity v Michiganu učinili poměrně pokrokový objev. Pomocí snímků z Gemini North Telescope na Havaji a unikátních výpočetních metod našli dvě malé, doslova trpasličí galaxie, nacházející se poblíž známé obří spirální galaxie M31 v Andromedě. Tyto dvě trpasličí galaxie se nachází zatím nejdál ze všech 29 objevených souputníků galaxie v Andromedě, konkrétně 600 tisíc a 1,1 milionů světelných let od ní. Očima byste je jen stěží spatřili i sebevětším přístrojem – jsou asi sto tisíckrát slabší než samotná galaxie v Andromedě. V současné době vědci zjišťují, o jaké typy galaxií jde. Zdaleka významnější je ale jejich vzájemná interakce s mateřskou galaxií, která by mohla být významným vodítkem k výzkumu mnohaleté záhady temné hmoty. 

Snímek vzdáleného vesmíru z Hubbleova dalekohledu s teoretickým prstencovým rozložením temné hmotyFoto:  NASA

Temná hmota není temná 

S pojmem temná hmota se lidstvo poprvé setkalo v roce 1933 díky švýcarsko-americkému astronomovi Fritzu Zwickymu. Ten při pozorování několika relativně blízkých galaxií v galaktické kupě v souhvězdí Vlasů Bereniky narazil na nesrovnalosti při výpočtech jejich vzájemného i vlastního chování. Především z jejich otáčení usoudil, že galaxie jsou tvořeny kromě viditelné hmoty i látkou, která je astronomickým přístrojům beznadějně skryta a projevuje se pouze svým gravitačním působením. Později se ukázalo, že Zwickyho objev byl jen stupínkem do světa mnohem složitějšího myšlení o struktuře vesmíru, než na jaké byli fyzici a astrofyzici do té doby zvyklí. Největším a dodnes nejdiskutovanějším faktem bylo, že pouhá 4 procenta viditelného vesmíru jsou tvořena hmotou, kterou známe z fyzikálních učebnic, zatímco temná hmota tvoří přibližně 23 procent. Téměř tři čtvrtiny pak zabírá rovněž stále nerozluštěná temná energie. Vědci nyní bádají hlavně nad tím, jak detekovat částice tvořící temnou hmotu, mezi něž patří nedávno svou rychlostí proslavená neutrina, gravitony nebo částice zvané fotina a axiony. Existence většiny těchto částic ovšem vyplývá jen z teoretických výpočtů. 

Navzdory všeobecně používanému výrazu je označení temná hmota dosti nepřesné. Kdyby totiž látka této hmoty byla skutečně temná, znamenalo by to, že nepropouští světlo vzdálených zdrojů světla a dala by se tak snadno detekovat jako černá oblast před zářícím hvězdným pozadím. Tak tomu bohužel není, a proto se dnes spíše setkáváme s pojmem skrytá látka nebo skrytá hmota. 

Jedna ze dvou objevených trpasličích galaxiíFoto: Gemini Observatory

Slavná galaxie v Andromedě 

Galaxii v Andromedě zná snad každý, kdo se někdy jen okrajově zajímal o astronomii. Jedná se totiž o jednu z nejjasnějších galaxií na obloze, viditelnou mimo městské oblasti i volnýma očima jako mlhavý oválný obláček. Na českém nebi má navíc ideální polohu – v určitých částech roku, zejména na podzim, leží téměř přímo v nadhlavníku. Díky tomu si svou pozornost získala ještě dávno před vynálezem dalekohledu jako tzv. Velká mlhovina v Andromedě. Pohled malým dalekohledem pak odhalí krom eliptického mlhavého obláčku s jasným centrem i další dva nejjasnější průvodce. Jde o trpasličí galaxie označené M32 a M110. 

Ve skutečnosti je tento obří hvězdný ostrov spirální galaxií podobnou té naší. Obsahuje asi 450 miliard hvězd a v jeho centru též sídlí obří černá díra. Díky velikosti a vzdálenosti galaxie jde o vůbec nejvzdálenější objekt na noční obloze, který lze volnýma očima bez dalekohledu v noční přírodě spatřit. Světlo z ní k nám letí přibližně dva a půl milionu světelného roku a sama galaxie se k nám pomalu přibližuje. Podle astronomických modelů se za asi 3 miliardy let srazí s naší Galaxií. Nepůjde ovšem o žádný katastrofický akt, nýbrž spíše o jakési promísení. Bude-li někdo toho svědkem, na obloze jej překvapí dvě mléčné dráhy se dvěma jasnými centry a neobvyklými zahnutými pásy hvězdných ostrovů, které se budou pomalu prolínat. Také bude mít o dost hvězdnatější noční nebe. 

Díky za malý objev 

Zatímco Zwicky před téměř 80 lety zkoumal objekty ve vzdálené kupě galaxií ve Vlasech Bereniky, je současné pozorování amerických astronomů přeneseno značně blíže. Galaxie v Andromedě spolu s naší Galaxií a galaxií M33 v Trojúhelníku jsou jakýmisi panoši tzv. místní kupy galaxií. Ta obsahuje na stovky, možná tisíce dalších menších členů, které jsou ovšem gravitačně vázané na ty největší. Jsou tak jejich věrnými průvodci. Galaxie v Andromedě má takových zatím známých průvodců 29 a podle vědců právě ty nejmenší, nedávno objevené, mají majoritní podíl na výzkumu skryté hmoty. Jsou totiž ještě dost hmotné na sledování gravitačních interakcí a zároveň natolik malé, aby se ještě daly považovat za součást struktury celé mateřské galaxie. Protože ta je silně ovlivněna gravitací skryté hmoty, mohou objevené galaxie poskytnout neocenitelné informace o působení doposud záhadné skryté látky v malých měřítcích.