Kolik váží Mléčná dráha?

Jak vypadá náš nejbližší vesmírný domov a kolik váží? Kolik hmoty se v něm nachází? Nedávno se podařilo “zvážit” Mléčnou dráhu. (délka blogu 5 min.) 

Název „Mléčná dráha“ popisuje, jak tento útvar vidíme ze Země. Mléčnou dráhu, která ve skutečnosti odpovídá plochému disku složenému ze stovek miliard hvězd, vidíme ze Země jako pás na noční obloze. Co se týká její struktury, je Mléčná dráha spirální galaxií s příčkou (viz obrázek). 

Tvoří ji miliardy hvězd a planetárních soustav a různá seskupení mezihvězdné hmoty. “Kolik asi váží?” je otázka, která zajímá nejen vědce ale také laiky. 

Vědcům k odhadu pomohly kulové hvězdokupy, které se nacházejí na okraji naší Galaxie, Sledovali je vesmírným dalekohledem Hubble a ESA-satelitem Gaia. 

Mléčná dráha

Ačkoliv je naším domovem, známe ji ve skutečnosti méně, než například sousední galaxii v Andromedě. Důvod je jednoduchý - Andromedu vidíme dalekohledy celou a Mléčnou dráhu sledujeme jen zevnitř, nemůžeme tedy jedním pohledem obsáhnout například její tvar. Na obloze vidíme jen své nejbližší sousedství. Pouhým okem totiž dohlédneme jen zhruba do vzdálenosti 6000 světelných roků, zatímco Galaxie je daleko větší. 

Teprve až nepřímá pozorování a pozorování v jiných (než viditelných) částech spektra nám vůbec umožnily zjistit, jak by vypadala Mléčná dráha, kdybychom jim pozorovali ze vzdálenosti několika set tisíc nebo  milionů světelných roků. Ukázalo se, že je to galaxie s příčkou a několika spirálními rameny. A rozhodně není malá. Kolik ale přesně váží - to bylo donedávna hádankou.

V Mléčné dráze se nachází zhruba 200 000 000 000 hvězd, v jejím centru je navíc velice hmotná černá díra. Ale největší množství hmoty připadá na neviditelnou složku - temnou hmotu. 

Když něco nevidíme, nemůžeme to ani “zvážit”, platilo donedávna. 

Kulové hvězdokupy

… jsou shlukem velkého množství gravitačně vázaných hvězd. Mají kulovitý symetrický tvar. Nejvíce hvězd se nachází v centru a nejméně na okrajích. 

Kulové hvězdokupy jsou gravitačně vázány na galaxie, v jejichž halu (galaktické obálce) se pohybují. Skládají se hlavně ze starých, červených hvězd, které obsahují jen málo těžkých prvků. To je jasně odlišuje od otevřených hvězdokup, které naopak patří mezi nejnovější formace v galaxiích. 

V našem nejbližším vesmírném sousedství mají všechny velké galaxie průvodce ve formě kulových hvězdokup. V halo galaxie Andromeda je jich prý asi 500.

Gaia

Gaia je nejen satelit, ale také kosmický teleskop ve vlastnictví Evropské kosmické agentury (ESA). Provádí vysoce přesný trojrozměrný optický průzkum celé oblohy. Umí zachytit světlo z objektů o zdánlivé hvězdné velikosti 3 až 21 magnitudy. Zaměřuje se tedy na pozorování spíše slabých hvězd. 

Jejím hlavním úkolem bylo sestavit třírozměrnou mapu nejbližšího okolí naší galaxie. Prozkoumala přibližně miliardu hvězd. Zaznamenala také do mapy polohu a pohyb nesčetných kulových hvězdokup. 

Hubbleův teleskop

nejspíš není třeba představovat. Už desetiletí se stará o nevídané obrázky ze vzdálenějšího vesmíru. Dohlédne až ke hvězdokupám, vzdáleným 130 000 světelných roků. 

Právě díky údajům, které vědci získali od satelitu Gaia a tohoto teleskopu, se nakonec podařilo odhadnout hmotnost naší Galaxie - a to včetně temné hmoty. Jak přesně to provedli?

Za všechno může … fyzika

Lépe řečeno gravitace. 

Velká uskupení hmoty, jakým je i naše Galaxie, ovlivňují svou hmotou vesmírné okolí. V jejich gravitačním poli se dávají do pohybu různé objekty, ke kterým patří i výše zmiňované kulové hvězdokupy. Když se vědcům podařilo sledovat jejich pohyb, mohli také odvodit, jak velký je gravitační potenciál, který takový pohyb způsobil. 

V čem spočívá novinka? Stará měření se omezovala na pohyb hvězdokup k nám nebo od nás (přibližování a vzdalování). To se dá zjistit poměrně jednoduše ze spektra dané pozorované hvězdokupy. 

Gaia a Hubbleův teleskop nyní ale pozorovali boční pohyby hvězdokup - a pomohly tedy určit jejich skutečnou dráhu. 

1,5 bilionu Sluncí

S pomocí těchto dat nyní vědci dospěli ke dvěma číslům. Hmota Mléčné dráhy odpovídá 1,5 bilionu Sluncí. Poloměr naší galaxie pak odhadují na 129 000 světelných roků.  

Astronomové jsou spokojení - protože obě čísla vlastně nejsou žádným překvapením. Nachází se přibližně uprostřed starších odhadů a navíc odpovídají tomu, co se dá čekat od průměrné podobné galaxie. 

Objev je důležitý hlavně pro ty z nich, kdo se zabývají místní skupinou galaxií. K té patří více než 70 menších i větších útvarů. Gravitační centrum se nachází mezi Mléčnou dráhou a Galaxií v Andromedě. Skupina zahrnuje nejbližší galaxie a další vesmírné objekty v oblasti s průměrem přes 10 milionů světelných roků.