Takže je čas na přiznání: lhal jsem ti.
Při mnoha příležitostech jsem řekl, že naše galaxie Mléčná dráha má plochý disk (např v tomto sloupci nebo tenhle). Ale není to opravdu ploché – ani pro rozumnou definici tohoto pojmu.
Nyní, na svou obranu, jsem sám o sobě nelhal; Byl jsem zjednodušující. To je ve vědě naprosto přijatelná a dokonce výhodná věc. Když máte nějakou složitou věc, kterou se snažíte pochopit nebo vysvětlit, pomůže vám to udělat co nejjednodušší, aby se matematika a fyzika snáze rozlouskla. Je to jako nejprve předpokládat, že Země je dokonalá koule nebo že Slunce obsahuje veškerou hmotu sluneční soustavy. Jakmile vypracujete základní rovnice, které popisují váš zjednodušený model, můžete postupně přidávat složitost zpět – ale způsobem, aby byl problém řešitelný.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.
A abych byl spravedlivý, když se podíváte na záři Mléčné dráhy z temného místa, je to dělá vypadat plochý — plochý. A my, spousta podobných galaxií a jejich disky se také jeví jako ploché.
Ale spousta z nich, možná dokonce většina z nich není. Jsou vlnité, vlnité a ohnuté. Naše galaxie patří do této pokřivené skupiny.
Nejprve rychlý přehled: Mléčná dráha je klasifikována jako disková galaxie se širokou kruhovou sbírkou hvězd, plynu a prachu o průměru asi 120 000 světelných let. Má tloušťku několik tisíc světelných let, takže „plochý“ je alespoň slušné přídavné jméno, které se pro něj používá. Uprostřed je centrální výduť hvězd a celá věc je obklopena obrovským halo hvězd a temné hmoty široké asi milion světelných let.
Ten poslední kousek je důležitý. Počkej chvilku a já ti vysvětlím proč.
Již nějakou dobu víme, že směrem k okrajům je disk Mléčné dráhy pokroucený, na jedné straně se rozlévá nahoru a na druhé dolů, spíše jako okraj fedory. Výzkum publikovaný v časopise Věda v roce 2019 však tuto myšlenku značně upřesnil. Tým astronomů za tímto článkem použil data z Gaia, a.s nyní v důchodu Mise Evropské vesmírné agentury, která mapovala polohy, pohyby a vzdálenosti více než a miliard hvězdy. Konkrétně se podívali na data Gaie pro asi 2 400 proměnných cefeid – zvláštní druhy hvězd, které pulzují a mění svou jasnost. Doba, za kterou se jas cefeidy změní, souvisí s její svítivostí, množstvím energie, kterou vydává. Porovnáním vnitřní svítivosti cefeidy s tím, jak jasná se hvězda jeví na naší obloze, lze vypočítat její vzdálenost.
Zmapováním tolika cefeid v galaktické rovině byli vědci schopni vysledovat celkový tvar disku Mléčné dráhy a deformace skutečně vyniká. Naše galaxie vypadá trochu jako vinylové LP, které bylo příliš dlouho na slunci (děti, zeptejte se svých prarodičů).
Co způsobuje takovou deformaci? Je možné, že srážka s menší galaxií by mohla gravitačně ovlivnit hvězdy na disku, trochu jako vlnění v jezírku po vhození kamene. Ale tým astronomů, kteří publikovali svůj výzkum v Nature Astronomy v roce 2023, měl velmi odlišný nápad. co tahalo za okraj naší galaxie: temná hmota.
Jak jsem zmínil výše, galaxie je zasazena do halo hvězd a temné hmoty. Asi rok před svým referátem někteří členové tohoto týmu spolu s dalšími astronomy zjistil, že hvězdné halo není kulovéjak se dříve předpokládalo, ale místo toho se trochu protáhlo a zmáčklo, trochu jako mírně zploštělý americký fotbal. Byl také nakloněn vzhledem k rovině galaxie.
Předpokládali, že více difúzní a téměř neviditelné halo temné hmoty může mít stejný tvar jako hvězdné halo. Modelováním účinků mnohem masivnějšího halo temné hmoty, pokud by bylo strukturováno a orientováno podobným způsobem, zjistili, že to přirozeně vytvořilo gravitační pole, které tahalo na disku, což by vysvětlovalo nejen tvar a velikost warpu, ale také jeho orientaci v disku. I když to není nutně uzavřený případ, představují docela solidní argument.
Ale to není jediný způsob, jak je disk naší galaxie mimo. Nový výzkum ukazuje, že je také vlnitý.
Jen letos jiný tým vědců použil data Gaia k pozorování 17 000 mladých hvězd – které mají tendenci se tvořit přímo uprostřed disku galaxie – a 3 400 proměnných cefeid v oblasti Mléčné dráhy o průměru desítek tisíc světelných let. Co našli spočívá v tom, že v hlavním disku a hluboko ve zkroucených vnějších částech je vlna nahoru a dolů, struktura podobná zvlnění silné lepenky.
Je to podobné jako u „vlnových“ fanoušků na sportovních hrách, kde se postaví a posadí se do vlny, která se pohybuje po stadionu. V našem případě se hvězdy v galaxii pohybují nahoru a dolů vzhledem k rovině disku. Protože tolik hvězd, které měřili, je mladých, vědci si myslí, že plyn v galaxii – která tvoří hvězdy – se také pohybuje nahoru a dolů. Ať už je to cokoliv, je to vlastní struktuře disku.
Příčina této vlny není známa, i když nejpravděpodobnějším viníkem je tentokrát srážka s menší galaxií. Jeden potenciální, dokonce pravděpodobný, viník je trpasličí sféroidní galaxie Sagittariusmalý objekt s nepatrným zlomkem hmotnosti Mléčné dráhy. Obíhá naši galaxii v téměř vertikální smyčce a potápí se diskem, jak to jde. V roce 2018 astronomové publikovali článek v Příroda kde našli – opět pomocí dat Gaia –vlnové pohyby v šesti milionech hvězd přibližně 10 000 světelných let od Slunce, podobně jako vlny na vnějším disku. Naznačují, že galaxie Sagittarius mohla tyto struktury vytvořit při posledním průchodu diskem, před několika stovkami milionů let.
Slunce také zobrazuje tento pohyb; pečlivá měření ukazují, že má vertikální rychlost jak obíhá kolem galaktického středu. To znamená, že se naše sluneční soustava pohupuje nahoru a dolů. A tak často projde diskem, dostane se od něj do určité vzdálenosti a pak ho gravitace disku stáhne zpět a cyklus začíná znovu. Tento prvek pohybu naší hvězdy může být součástí této větší vlny.
Takže jak vidíte, předtím jsem nelhal o našem plochém disku. Jednoduše jsem se vyhnul detailům, které nejsou nutné v diskusi o celkové struktuře galaxie. Přesto rozhodně stojí za to se na tyto extra efekty podívat – vyprávějí nám o historii naší Mléčné dráhy a mohou dokonce odhalit, jak svou roli hraje také slunce.
