Hvězdné proudy – naporcovaná galaktická sousta  
Přesnější zmapování dvanácti hvězdných proudů obíhajících v halo naší Mléčné dráhy je dalším útokem na tajemství vesmírného okolí. Studium těchto pruhů hvězdných seskupení odkrývá příběh jejich vzniku i dalšího osudu, vypovídá o vývoji samotné Galaxie nebo o existenci a působení její neviditelné složky – temné hmoty.

V podstatě každou spirální galaxii, jakou je i ta naše, obklopuje galaktické halo – zhruba sférický difuzní obal ionizovaného plynu a tajemné neviditelné temné hmoty projevující se jen gravitačně. Součástí halo jsou i samostatné hvězdy a hvězdná seskupení, jako jsou kulové hvězdokupy nebo hvězdné proudy. Tyto různě dlouhé pentle hvězd jsou vlastně cáry hvězdokup nebo trpasličích galaxií, které roztrhaly a podél jejich drah roztáhly galaktické slapové síly. Proces znázorňuje následující simulace vývoje deseti hvězdných proudů, jejíž autorem je Denis Erkal z Univerzity v Surrey (Surrey je hrabství v JV Anglii):

 

 

Umělecké zobrazení naší Galaxie obklopené desítkami hvězdných proudů. Jsou pozůstatky satelitních malých galaxií a kulových hvězdokup, které roztrhala a formovala gravitace Mléčné dráhy, jež je postupně pohlcuje.  Kredit: James Josephides a projekt S⁵ Collaboration
Umělecké zobrazení naší Galaxie obklopené desítkami hvězdných proudů. Jsou pozůstatky satelitních malých galaxií a kulových hvězdokup, které roztrhala a formovala gravitace Mléčné dráhy, jež je postupně pohlcuje. Kredit: James Josephides a projekt S⁵ Collaboration

Výzkum těchto hvězdných proudů je pro astronomy velmi důležitý. Nejenže poskytují další informace o distribuci nepolapitelné temné hmoty, která udržuje hvězdy na oběžných drahách, ale vypovídají mnoho také o historii vzniku a akreci Mléčné dráhy i jejího bytnění v průběhu miliard let. Časopis Astrophysical Journal Americké astronomické společnosti přijal k publikování článek „S⁵: Orbitální a chemické vlastnosti dvanácti hvězdných proudů“ (preprint zde).

 

Virtuální pohled na stelární proudy obíhající Mléčnou dráhu, rekonstrukce které vznikla na základě mapování oblohy evropskou sondou Gaia. Protože AAT je australský dalekohled, projekt S⁵ mapuje pouze proudy na jižní obloze. Kredit: Ting Li, S⁵ Collaboration a ESA
Virtuální pohled na stelární proudy obíhající Mléčnou dráhu. Rekonstrukce Galaxie vznikla na základě mapování oblohy evropskou sondou Gaia. Protože AAT je australský dalekohled, projekt S⁵ mapuje pouze proudy na jižní obloze. Kredit: Ting Li, S⁵ Collaboration a ESA

Úvodní „S⁵“ v názvu je označením pro pět písmen „S“, jimiž začínají slova názvu Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey. Jde o projekt běžící od roku 2018 pomocí spektrografu 2dF/AAOmega na 3,9metrovém Anglo-australském dalekohledu (Anglo-Australian Telescope – AAT) pracujícím na Siding Spring Observatory v australském Novém Jižním Walesu. Podrobný spektroskopický výzkum hvězd ve vzdálených hvězdných proudech na jižní části oblohy poskytuje údaje pro analýzy jejich pohybů a chemického složení. Zatímco doposud publikované práce se zabývaly vždy jen jedním hvězdným proudem, mezinárodní tým vedený hlavní autorkou studie Ting S. Li, odbornou asistentkou na Katedře astronomie a astrofyziky Davida A. Dunlapa Torontské univerzity, nyní zveřejnil výsledky pro rovný tucet hvězdných proudů v heliocentrické vzdálenosti mezi ca 10 až 50 kiloparseků (asi 308 biliard až 1,6 trilionů km od Slunce). Výzkum prostorového rozmístění a pohybů těchto extrémně podlouhlých hvězdných seskupení umožňuje lépe odhadnout distribuci temné hmoty v oblasti Galaxie a jejího halo.

 

Virtuální znázornění dvanácti hvězdných proudů sledovaných projektem S⁵ z pohledu k jižního pólu Galaxie. Kredit: Geraint F. Lewis, S⁵ Collaboration
Virtuální znázornění dvanácti hvězdných proudů sledovaných projektem S⁵ z pohledu k jižního pólu Galaxie. Kredit: Geraint F. Lewis, S⁵ Collaboration

"Představte si vánoční stromeček," vysvětluje spoluautor článku, známý astrofyzik Geraint F. Lewis z Univerzity v Sydney. "Za tmavé noci vidíme vánoční světýlka, ale ne stromek, kolem kterého jsou omotána. Ale rozmístění světel odhaluje tvar stromu. Stejné je to s hvězdnými proudy – jejich dráhy odhalují temnou hmotu."


Kromě spektrografických měření v rámci S⁵ z australské observatoře astronomové využili i data evropské vesmírné sondy Gaia k stanovení poloh, chemizmu (přesněji metacility) a rychlostí hvězd v jednotlivých proudech. Výsledky umožnily rozluštit tajenku původu těchto proudů – z těch 12ti studovaných je polovina pozůstatkem trpasličích galaxií a zbylých 6 vzniklo gravitačním rozvolněním hvězdokup. "Tyto dva typy proudů poskytují odlišný pohled na povahu temné hmoty", dodává spoluautor studie, Alex Ji, astronom z Chicagské univerzity

 

Animace rozmístění jednotlivých hvězd v tuctu stelárních proudů pozorovaných v rámci projektu S⁵. Barvy jednotlivých bodů odpovídají 3D rychlosti příslušné hvězdy. Kredit: Sergey Koposov, S⁵ Collaboration

 

Vedoucí týmu Ting Li (李婷), Katedra astronomie a astrofyziky, Torontská univerzita. Kredit: University of Toronto
Vedoucí týmu Ting Li (李婷), Torontská univerzita. Kredit: University of Toronto

 

Následující animace zobrazuje vznik slapového proudu, který obíhá kolem simulované galaxie podobné Mléčné dráze po dobu 8 miliard let. Červené částice zobrazují temnou hmotu z kosmologické simulace a zelené částice zobrazují rozcupovávanou kulovou hvězdokupu. Hvězdy v blízkosti původce tvoří charakteristický tvar písmene "S" v důsledku gravitačního vlivu kulové hvězdokupy. Po odtržení se od kulové hvězdokupy postupně vytvářejí dlouhý hvězdný proud přibližně ve směru dráhy původní kulové hvězdokupy.

 

V reálné situaci tyto hvězdné proudy lze využít k analýze rozložení gravitačně působící hmoty a shlukování její temné složky v Mléčné dráze, stejně jako k rekonstrukci akrečního vývoje Galaxie. Měřítko v horní části znázorňuje délkovou škálu 50 kiloparseků (přibližně 160 000 světelných let). Čas běží od -8 miliard let (a=0,5) do současnosti (a=1). Kredit: Denis Erkal, S⁵ Collaboration

 

 

Literatura: University of Toronto News, arXiv.org

Datum: 29.01.2022
Tisk článku

Související články:

O záhadném nesouladu hodnot Hubbleovy konstanty     Autor: Dagmar Gregorová (19.07.2018)
Kosmologie na prahu éry Webbova teleskopu     Autor: Vladimír Wagner (20.01.2022)



Diskuze:

Geometrie

Pavel Krajtl,2022-02-01 21:20:01

Mám pocit že nejde ani tak o jinou gravitaci, jako aplikaci v podmínkách které se vymykají zkušenosti ve kterých byl zákon objeven. 'Dvě koule' jsou asi něco jiného než řetězec hvězd v rameni galaxie který by se mohl chovat jako 'sliz' a tvořit něco jako 'polymer'.

Odpovědět

Poznámka k temnej hmote:

Vladimír Bzdušek,2022-01-29 12:09:19

Ak sa doporučuje aplikovať princíp Occamovej britvy, tak zavedenie temnej hmoty je vyháňanie čerta diablom. Jeden problém riešime zadefinovaním iného, a ešte zložitejšieho?
P Wagner v prednáške o pokrokoch kozmológie nejak tajomne spomenul neutrína, akoby sa v oblasti neutrín chystal nejaký prekvapujúci objav, ale možno som to len zle pochopil.
Ale povedal, že neutrína určite nie sú kandidáti na temnú hmotu, lebo sú príliš ľahké.
OK.
Dôležitejšie je, že povedal fakt, že temná hmota musí byť zo stabilných "častíc".
Ak sú teda stabilné, vznikli súčasne s ostatnými pri veľkom tresku? Rovnako absolvovali infláciu?
A ak interagujú len gravitačne, prečo nie je temná hmota rovnomerne premiešaná s klasickou?

Odpovědět


Re: Poznámka k temnej hmote:

Dagmar Gregorová,2022-01-29 12:55:52

:) nuž s tmavou hmotou a s tmavou energiou je to tak trochu ako so smrťou - vieme, že je nevyhnutnou súčasťou života, ale zmieriť sa s takou skutočnosťou je zložité. Tak ako ľudstvo hľadalo a mnohí stále hľadajú (aj) nesmrteľnosť v náboženstve, asi veľa fyzikálne uvažujúcich ľudí vie, že fyzikálne zákony nepustia a bez prevládajúcej tmavej zložky vesmíru máme problém... ale tá nepolapiteľnosť, nepoznateľnosť je príliš provokatívna. Chcelo by to nejaký fyzikálny prevrat, že :) :):)
Shodou náhod práve si do bluetooth sluchátok pri inej práci púšťam zvuk z Where Did Dark Matter And Dark Energy Come From?
https://www.youtube.com/watch?v=fX_1pM64uUk&ab_channel=HistoryoftheUniverse
... človek musí aspoň nachvíľu uniknúť tej veľmi blízkej realite...

Odpovědět


Re: Re: Poznámka k temnej hmote:

Vladimír Bzdušek,2022-01-29 17:13:33

Ale OK, súhlasím, neprotirečím, máte pravdu
(ako vždy :) :) :)

Len si myslím ako laik asi toto:
"Gravitačné anomálie zistené v galaktických rozmeroch
nedokáže súčasná kozmológia ZATIAĽ exaktne vysvetliť.
Ako teoretická možnosť bola definovaná existencia
HYPOTETICKEJ tmavej hmoty a energie so špecifickými vlastnosťami".

Dve podotázky:
1. Je tmavá hmota zatiaľ hypotetická alebo už reálne potvrdená?
(myslím tým existenciu tmavej hmoty, nie existenciu gravitačnej anomálie)
2. dostať dva protóny k sebe je ťažké, lebo náboj - viď termosyntéza
Čo bráni častici tmavej hmoty priblížiť sa k povedzme protónu, ak
neexistuje interakcia, ktorá by tomu bránila?
Nemal by existovať nejaký z toho vyplývajúci efekt?

Odpovědět


Re: Re: Re: Poznámka k temnej hmote:

Dagmar Gregorová,2022-01-30 09:52:40

Nečakajte, prosím, že Vám v nejakej diskusii niekto ponúkne podrobnejšiu odpoveď. Ak Vás zaujíma temná zložka vesmíru - tmavá energia a tmavá hmota, ktoré spolu tvoria absolútnu a takmer nepoznanú podstatu vesmíru (ca 95 %), čo je fakt frustrujúce, skúste siahnúť po niečom základnom v oblasti popularizácie. V skratke asi najlepšie anglická verzia Wikipedie (prípadne prepnúť na preklad stránky, ak je to v angličtine problém) + články Aldebaran, Osel... pustiť si prednášky na youtube - ale od tých, čo sa problematikou zaoberajú, napr. kanál Llion TV ich má niekoľko.
napr. https://www.youtube.com/watch?v=G1EYSwZ26O0&ab_channel=LLionTV - už v úvode Vám dá základnú odpoveď...(autor František Lomoz, vedúci pracovník na Lidové hvězdárně Josefa Sadila v Sedlčanech)
https://www.youtube.com/watch?v=yKVgIbkB9CE&ab_channel=LLionTV
https://www.youtube.com/watch?v=gdTGzR6GVRQ&ab_channel=LLionTV
+
a niečo kontrovernejšie, ale berte to s rezervou: odporci temnej hmoty: https://www.youtube.com/watch?v=Az0Sm7dqNdY&ab_channel=LLionTV
Záznam pokračuje v druhé části vystoupením prof. Křížka:
https://youtu.be/05ay_eDPonM
a ve třetí části diskusí:
https://youtu.be/4P6wCjAgvwg
a kontroverzná Sabine Hossenfelder (v angličtine - existuje možnost automat. prekladu titulkov do češtiny a asi aj slovenčiny)

Ja viem, zaberie to vela času, ale niečo Vás to naučí a pocvičí mozog :)

Ale k úvodnej otázke: Temná hmota je stále temná - "vidíme" len jej gravitačný vliv. Ale hypotéz, čo to možno je, je viac...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Poznámka k temnej hmote:

Ivo Lyčka,2022-01-30 10:30:31

Nemělo by se říkat "průhledná hmota", když ji samotnou není viděr, ale lze se koukat skrz ni?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Poznámka k temnej hmote:

Vladimír Bzdušek,2022-01-30 11:40:58

Asi si celkom nerozumieme.
Ja nič nespochybňujem, ani temnú hmotu.
Ja ani neponúkam nijaké vlastné revolučné vysvetlenia.
Ja len hovorím, že ak niekto na jednej strane
nastolí existenciu temnej hmoty ako fakt,
a na druhej strane povie, že nemá najmenšieho tušenia,
čo to je, tak vzniká logický problém.

(Pozrel som niekoľko článkov o TM,
a všade bez výnimky je nakoniec konštatované,
že jednoducho nevieme, čo to je.)

Podľa mňa sme v tejto veci v pozícii pračloveka,
ktorý NEPOCHYBNE!!! vidí blesk a počuje hrom,
ale nemá tušenia, čo a prečo to je.
Tak si to vysvetlí po svojom.

My však už máme exaflopové počítače,
ale zato sa akosi hanbíme priamo si priznať,
že čosi zatiaľ nevieme, len tušíme?

Vyslovím myšlienkovú analógiu:
Ak niekto vyhlási, že teoreticky vyriešil
cestovanie v čase do minulosti, a dokáže zostrojiť
príslušný stroj času,
tak sa ho opýtam klasické otázky:
-čo sa stane ak tam stretnem samého seba,
-čo sa stane, ak zájdem ešte viac do minulosti
a zlikvidujem svojho deda prv než sa narodil môj otec

Otázky sú síce skôr filozofické,
ale ak je teória správna, mala by ich vedieť zodpovedať ...

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace