Cesta ze Sluneční soustavy do centra Galaxie (a ještě dál)

/ 14.04.2023 /

Prostřednictvím virtuální cesty nás RNDr. Michal Zajaček, PhD. seznámil s naším vesmírným domovem, naší Galaxií. V létě zdobí ždánickou hvězdnou oblohu stříbřitý pás – Mléčná dráha, v podstatě pohled na naši Galaxii zevnitř. Když se však díváme ze Ždánic k centru naší Galaxie, nemůžeme v tomto směru vidět bohužel prakticky vůbec nic a to ze dvou důvodů. I když máme ve Ždánicích slušné pozorovací podmínky a malé světelné znečištění oblohy, v našich zeměpisných šířkách vystupuje střed naší Galaxie jen nevysoko nad obzor. Navíc je hlavní rovina naší Galaxie plná neprůhledných mezihvězdných oblaků, které brání v průhledu do středu našeho hvězdného ostrova. 

Pokud bychom se z našich zeměpisných šířek přesunuli více k jihu, kde střed naší Galaxie vystupuje výš nad obzor, mohli bychom v této části Mléčné dráhy pozorovat jasnou oblast s velikým množstvím hvězd. Americký astronom Walter Baade si uvědomil, že právě zde se nachází směr s relativně malým množstvím mezihvězdného prachu, tedy jaké si okno, kterým lze dohlédnout dál ke středu Galaxie. Nicméně skutečný střed Galaxie se nachází kousek vedle, v oblasti, která je clonících prachoplynových oblak doslova plná. Co nám tedy pomůže? Opravdový střed Galaxie lze spatřit nikoliv ve viditelném, ale v infračerveném oboru spektra, ve kterém jsou mezihvězdná oblaka prakticky průhledná. Právě v tomto světle se opravdový střed naší Galaxie jeví jako nejjasnější část Mléčné dráhy. Dnes se ví, že naše Galaxie je obrovský hvězdný ostrov čítající snad až 300 miliard hvězd, který má průměr asi 100 000 světelných let a naše Slunce se nachází přibližně 26 000 světelných let od jádra. Kolem centrální oblasti má disk naší Galaxie výduť a nachází se zde středová příčka.

Když chceme mapovat nebeské objekty s velkým rozlišením, můžeme využít technologii interferometrie. Tu lze provádět například pomocí optických obřích dalekohledů VLT na Evropské jižní observatoři, ale též pomocí radioteleskopů rozmístěných mnohem dál od sebe. Touto technikou lze studovat například i zrod hvězd a formování protoplanetárních disků. Studiem cizích planetárních soustav se můžeme ledacos dozvědět i o zákonitostech vývoje naší vlastní Sluneční soustavy. Dá se například ukázat, že v minulosti docházelo k výrazné migraci mladých planet, takže například Neptun vznikl zřejmě ke Slunci blíž než Uran a teprve časem se dostal na vzdálenější orbitu. Některé planety mohou dokonce planetární systémy svých mateřských hvězd zcela opustit a začít bloudit mezihvězdným prostorem. Nomádských planet existuje snad tolik, jako je samotných planetárních soustav.

V další části našeho putování Galaxií nás dr. Zajaček seznámil s naším nejbližším hvězdným sousedem, hvězdou Proxima Centauri. Obíhá kolem ní exoplaneta, pravděpodobně s vázanou rotací, ale vzhledem k tomu, že Proxima Centauri je velice bouřlivá hvězda, pravděpodobně zde žádný život být nemůže. Desetkrát dál než Proxima Centauri se nachází systém TRAPPIST-1, který obsahuje celkem sedm terestrických planet. Je zřejmé, že planetárních soustav existuje v naší Galaxii nepřeberné množství a každá je v podstatě originál.

A jak se posouváme dál mezi spirálními rameny naší Galaxie, můžeme narazit i na podivuhodné silné zdroje rentgenového záření. Prakticky nejjasněji září na rentgenovém nebi objekt Sco X-1. Podstatou tohoto objektu je neutronová hvězda kanibalizující na svém hvězdném průvodci. Tak jak kolem sebe obě složky obíhají, projevuje se to pravidelnými změnami jasnosti celého systému. V naší Galaxii však existují ještě mnohem extrémnější místa a události, které doslova třesou časoprostorem. Detekce gravitačních vln svědčí o splynutí stelárních černých děr.

Ovšem ta úplně největší černá díra se nachází v samotném středu naší Galaxie. V blízké infračervené oblasti můžeme v tomto místě spatřit ohromné množství hvězd, mnohé z nich jsou soustředěné do hvězdokup. Nedaleko středu se také nachází i tzv. „Pistolová hvězda“, jedna z nejhmotnějších a nejzářivějších hvězd v naší Galaxii. Je asi stokrát hmotnější než Slunce a za 10 sekund vyzáří tolik energie jako Slunce za celý rok! V bezprostřední blízkosti středu Galaxie je potom několik desítek hvězd, které se rychle pohybují kolem neviditelného objektu s hmotností asi 4 miliony hmotností Slunce, který je astronomy považován za samotný střed Galaxie. V oblasti o poloměru 4 světelné roky okolo našeho Slunce se nachází pouze jeden trojhvězdný systém – Alfa a Proxima Centauri, zato ve stejně velké oblasti kolem středu Galaxie je přibližně 10 milionů hvězd! Je zde doslova „přehvězdováno“. Donedávna nejrychlejší známá hvězda, označovaná „S2“ obíhá centrální černou díru za 16 let. Dr. Michal Zajaček z Masarykovy Univerzity v Brně ve spolupráci s německými kolegy však detekovali hvězdu S4716 s oběžnou dobou jen 4 roky! Samotný objekt ve středu Galaxie ovšem také není úplně temný. Několikrát denně zde pozorujeme určité záblesky, zřejmě se jedná o hmotu, která se pohybuje v bezprostředním okolí centrální černé díry.

Samotnou černou díru v jádře naší Galaxie, resp. její těsné okolí, se podařilo nedávno dokonce zobrazit pomocí tzv. „Event Horizon Telescopu“, který tvořila špičková zařízení detekující v mikrovlnném oboru rozmístěná po celé Zeměkouli, takže se vlastně jednalo o „dalekohled“ o průměru naší planety.

A kam nás zavede naše cesta dál? Dr. Michal Zajaček získal spolu s německými kolegy pozorovací čas na sledování jádra naší Galaxie novým vesmírným dalekohledem Jamese Webba. Hlavní výhodou tohoto dalekohledu oproti osmimetrovým pozemním teleskopům VLT je možnost pořizovat na kvalitativně lepší úrovni spektra v infračervené oblasti, které nebudou ovlivněny atmosférou Země. Snad právě zde se skrývají budoucí objevy, které posunou dál naše znalosti o Galaxii, našem hvězdném domově.

Přednáška přilákala plný sál návštěvníků.

Porovnání velikosti černých děr v jádře galaxie M87 v kupě galaxií v souhvězdí Panny (Virgo A) a černé díry v jádře naší Galaxie (Sgr A). Obě černé díry jsou na obloze úhlově srovnatelné, protože i když je černá díra v jádře naší Galaxie asi tisíckrát méně hmotná, nachází se mnohem blíž. Obrazy byly pořízeny pomocí Event horizon telescopu.

Trajektorie hvězd v jádře naší Galaxie dovolují určit hmotnost centrálního tělesa na 4 miliony hmotností Slunce. Nová pozorování jádra Galaxie pomocí vesmírného dalekohledu Jamese Webba bude mít tým, jehož součástí je i dr. Michal Zajaček, k dispozici letos v létě. Do konce roku se předpokládá zpracování těchto dat. Budeme potom moc rádi, když dr. Zajaček přijme opět naše pozvání do Ždánic, aby nám pověděl, co vše se o středu naší Galaxie podařilo zjistit nového.

RNDr. Michal Zajaček, PhD. u univerzitního dalekohledu AZ800 na ždánické hvězdárně. Velice mu děkujeme za nevšední vstřícnost a za poutavou přednášku.