Pohyb hvězd v galaxii

Spirální galaxie, ke kterým patří také naše Mléčná dráha, mají složitou strukturu. Z čeho se skládají a proč? (délka blogu 5 min.)

Naše Galaxie se skládá ze tří částí. Má výraznou kulovitou složku, halo a plochý disk. Za tento složitý tvar vděčí mechanismu svého vzniku. 

Halo galaxie

Hvězdy v halo se pohybují po velmi protáhlých oběžných drahách. Jejich rychlost přitom dosahuje 300 kilometrů za vteřinu. To je mimochodem zhruba desetinásobek oběžné rychlosti Země kolem Slunce. Takové rychlosti jsou ovšem v galaxiích běžné - velké hmotnosti, které se tu nacházejí, dovolují těmto hvězdám, aby se pohybovaly velmi rychle.

Vzhledem k tomu, že jsou rychlosti hvězd v halo vysoké a jejich dráhy jsou značně protáhlé, galaktické halo nerotuje. Oběžné dráhy jsou tu přitom orientovány chaoticky. Celkový úhlový moment hybnosti se tak bude nejspíše blížit nule.

Disk galaxie

Na rozdíl od galaktického hala se hvězdy v disku galaxie pohybují synchronně po téměř kruhových drahách. Jejich rychlost také odpovídá až 300 kilometrů za vteřinu. 

Pohyb hvězd v galaktickém disku by se dal přirovnat k pohybu plynu. Materiál se pohybuje jedním směrem určitou průměrnou rychlostí, ale jednotlivé části, které proud tvoří, mohou mít rychlost rozdílnou. Odchylky od průměrné rychlosti hvězd přitom v galaktických discích prý nejsou příliš velké - řádově desítky kilometrů za vteřinu.

Centrum galaxie

V galaxii existují ale také objekty, které se pohybují mnohem vyššími rychlostmi. 

V jejím centru se například nachází supertěžká černá díra o hmotnosti více než čtyři miliony hmotností Slunce. Hvězdy se kolem ní pohybují po krátkých eliptických drahách rychlostí až 5 000 kilometrů za vteřinu. 

Galaxie a temná hmota

Součástí galaxií se zdá být také temná hmota, která sama nezáří a tak není na nebi vidět ani nejlepšími optickými teleskopy. Na její existenci ale poukazují výše zmiňované rychlosti hvězd. 

Pokud je známa oběžná rychlost hvězdy v galaxii, dá se následně odhadnout také hmotnost galaxie. 

Rychlost, kterou se hvězdy pohybují po téměř kruhových oběžných drahách, přímo souvisí s hmotností, která hvězdy přitahuje. Měřením rychlosti oběhu v různých vzdálenostech od středu galaxie tak můžeme rekonstruovat rozložení její hmoty. 

V některých vzdálených galaxiích je její hmotnost (potřebná k udržení rychlosti rotace 200-300 kilometrů za sekundu) pětkrát až desetkrát vyšší než hmotnost viditelné hmoty. Proto astronomové usuzují na existenci neviditelné hmoty, která se projevuje pouze gravitací. 

Vzájemné působení hvězd

Hvězdy samozřejmě také působí na ostatní hvězdy ve svém okolí. Čelní srážka hvězd je ovšem nepravděpodobná. Pokud by se Slunce zmenšilo na velikost hliněné kuličky, nejbližší hvězda by v tomto měřítku byla vzdálena asi 150-200 kilometrů. Není snadné srazit dvě takové hliněnky... Přesto na sebe mohou vzájemně působit svou gravitací, což vede ke změně jejich rychlostí. Při sbližování tak jedna hvězda získává energii, zatímco druhá ji ztrácí. 

Ve složité struktuře galaxie se tedy vždy musí nacházet určité množství hvězd, které příliš zpomalily a musí se tedy dostat až do blízkosti centrální černé díry - nebo naopak zrychlily až příliš na to, aby mohly v galaxii zůstat. 

Následně se hmotnost galaxií neustále snižuje - zatímco se také mění její struktura. 

Tento jev se nemá podceňovat, říkají vědci. Například střední hvězdokupy se díky tomuto mechanismu během 300-500 milionů roků mohou zcela rozpadnout.