Galaktické příběhy - kdo je kdo?

Galaxie jsou továrnami na hvězdy. To, že hvězda vznikne vně galaxie je více než nepravděpodobné. Jak vznikaly a jak se vyvíjely? 

První galaxie se tvořily už v raném vesmíru. Po Velkém třesku a po éře prvního překotného rozpínání prostoru, následovala éra vzniku elementárních částic. Po jejím zakončení a po oddělení záření od hmoty se z původních nerovnoměrností vytvořila centra se zvýšenou koncentrací hmoty, která se navíc neustále zvětšovala a zintenzivňovala.

 Dnešní shluky galaxií vznikaly z hmotných center, které měly odhadem 10+15slunečních hmotností. Nejprve se nejspíše utvořilo velké množství menších galaxií, které spolu vzájemně reagovaly, spojovaly se a narůstaly do větších rozměrů.

Galaxie kdysi a dnes

Nejstarší objevená galaxie se ve vesmíru objevila pouhých několik set milionů let po Velkém třesku. Na jejím vzniku se podílela temná hmota, záhadná komponenta, která se neprojevuje ničím jiným než svou gravitací. Tvořila první fluktuace, které k sobě přitahovaly viditelnou hmotu. Po zahuštění díky gravitaci se pak pomalu vytvořil rotující galaktický disk, obří objekt, který už obsahoval dostatečné množství hmoty pro vznik hvězd. 

Nejstarší galaxie, které pozorujeme, jsou tzv. eliptické galaxie. Jsou složené z relativně malých a lehkých hvězd, protože všechny hmotnější už stihly projít celým svým vývojem a explodovaly. Obohatily své okolí o prvky, které během jejich života vznikaly v jejich nitru. Barva zbylých a dodnes existujících hvězd je spíše načervenalá. Díky své menší hmotnosti jsou spíše chladnější. Svou hmotu spalují úsporně a zdrženlivě, dožívají se tedy vysokého věku.

Před deseti miliardami let existovaly galaxie, které byly desetkrát hmotnější než naše Mléčná dráha. Při porovnání starých a mladších galaxií se ukazuje, že nejaktivnější byly galaxie před deseti miliardami let. Vznikalo v nich statisticky nejvíce hvězd.

Druhy galaxií

Galaxie se obvykle dělí podle vzhledu na několik druhů. Je to systematika, kterou navrhl astronom Edwin Hubble už v roce 1936.

Pro spirální galaxie je typická středová oblast kulového tvaru, z které vycházejí jednotlivá spirální ramena. Středová oblast obsahuje starší a načervenalé hvězdy.Ve spirálních ramenech se nacházejí naopak mladé hvězdy a mračna mezihvězdné hmoty, ze které tyto hvězdy vznikají. Spirální galaxie patří k těm nejmladším. 

Spirální galaxie s příčkou jsou podobné běžným spirálním galaxiím. Jejich spirální ramena se ale nenapojují na jádro přímo, ale přes příčku, která se otáčí stejnoměrně spolu s jádrem.

V eliptické galaxii jsou hvězdy naopak rozloženy symetricky a jejich hustota ubývá rovnoměrně od středu k okraji. Neobsahují téměř žádný mezihvězdný plyn a prach, takže v nich nevznikají žádné nové hvězdy. Většina jejich hvězd má poměrně malou hmotnost, zhruba jako Slunce, případně ještě menší. Tyto galaxie mají díky svému obsahu malých a relativně chladných hvězd spíše červenou barvu. Patří mezi nejstarší galaxie. Eliptické galaxie tvoří jedny z nejmasivnějších známých galaktických systémů a mohou mít i desetkrát více hmoty než naše Mléčná dráha. Většina z nich je ale daleko menší a má zářivost jen zhruba 10+7 Sluncí.

Tzv. čočková galaxie je přechodným typem galaxie mezi spirální a eliptickou galaxií. V její struktuře se dá rozeznat jádro a disk, chybí ale spirální ramena. Ani v ní nenacházíme mladé hvězdy nebo větší množství mezihvězdného plynu a prachu.

Jako nepravidelná galaxie je označována ta, která neodpovídá žádnému předchozímu typu. Její vzhled bývá chaotický, bez náznaku spirálních ramen nebo eliptického vzhledu. Zhruba čtvrtina z celkového počtu galaxií spadá do této kategorie. Většina nepravidelných galaxií byla původně spirální nebo eliptická. Deformovala se působením gravitace, takže získala svůj nepravidelný tvar. Tyto galaxie obsahují velké množství mezihvězdné hmoty, ze které vznikají nové hvězdy.

Podle základních vlastností se dají definovat ještě další druhy. 

Trpasličí galaxie jsou miniaturní verzí větších galaxií. Hvězdy v nich často tvoří nepravidelné formace bez symetrické struktury. Je to nejčastější typ galaxie.

Galaxie, které vyzařují většinu energie ze svého centra, dostaly jméno po svém objeviteli – Seyfertovy galaxie. Kolem jejich jádra pozorujeme plyn, pohybující se rychlostmi až 30 000 km/s. Dělí se dále na dvě podskupiny: Seyfert-I mají horké jádro, teplé i několik set tisíc stupňů Kelvina. Září v rentgenové , ultrafialové a infračervené části spektra. Seyfert-II galaxie vyzařují většinou v radio- a infračervené oblasti. Jsou příbuzné kvazarů, u kterých nese za centrální aktivní oblast zodpovědnost černá díra.

Některé z galaxií, charakterizované extrémně silným zářením v infračervené oblasti, patří spolu s kvazary k nejjasnějším pozorovaným vesmírným objektům. Vzniká v nich větší množství nových hvězd (kolem 100 za rok). Díky této vlastnosti dostaly název Straburst-galaxie.

Galaktické rodiny a struktura vesmíru

Jednotlivé galaxie se podobně jako hvězdy nepohybují vesmírem osamoceně. Jsou součástí skupin, sestávajících z několika až několika tisíc jednotek, tzv. clusterů. Ty se zase sdružují do větších systémů, které jsou někdy až 100 Mpc (326 miliónů světelných let) dlouhé. Zatímco clustery vykazují ve svém centru větší hustotu, superclustery mají vláknitý nebo plástvový charakter bez zřetelných centrálních částí. Vytvářejí typickou síťovitou strukturu vesmírné hmoty. 

Galaktické kolize

I když pojmenování "galaktické kolize" navozuje dojem obzvláště nebezpečné katastrofy, nejedná se ve skutečnosti o dramatický jev, ani o opravdovou kolizi jednotlivých hvězd. 

Za kolizi galaxií považují vědci přiblížení dvou galaktických objektů, které se navzájem ovlivní svým gravitačním polem. Opravdové srážky hvězd v galaxiích jsou díky velkým vzdálenostem, které mezi sebou mají, prakticky vyloučeny. Srážka dvou galaxií navíc probíhá velice pomalu. Oba objekty se spíše jen navzájem promísí. Hvězdy obou původních systémů získají nové oběžné dráhy a postupem času vytvoří nový, větší systém.

Kolize dvou galaxií trvá i několik miliónů let. Hvězdy, které se náhle ocitnou v relativní blízkosti jiných, se zaangažují hlavně gravitačním vlivem na mezihvězdný prach a plyn. To vede ke zhušťování mezihvězdné hmoty a tím i k intenzivnímu vzniku nových hvězdných soustav. Kolize galaxií tedy nejsou katastrofami, ale spíše šancí ke vniku další generace nových hvězd. Je to velice častý jev – na většině pozorovaných galaxií vidíme změny, způsobené kolizí s jiným systémem.