Náš galaktický domov, Mléčná dráha. Zkoumáme ho zevnitř, přesto si jeho strukturu dokážeme na základě bezpočtu vědeckých studií představit i z nadhledu. Kredit: NASA. (Obrázek v plném rozlišení zde.)

Mléčná dráha – náš galaktický domov se jménem spjatým s bohatou, půvabnou antickou mytologii s bohy obdařenými božskými i lidskými vlastnostmi a neřestmi. Kolik emocí, inspirace, představ, tužeb a neodbytných otázek vyvolal pohled na noční oblohu od dob, kdy člověk začal podvědomě vnímat tu vzrušující a provokativně tajemnou temnotu s lampionem pravidelně se zmenšujícího nebo zvětšujícího Měsíce a posetou bezpočtem zářivých bodů měnících polohu, sem-tam nečekaně proťatou žhnoucí čarou, zábleskem. Úžasná, kontemplativní podívaná i pro současného pozorovatele, již zná odpovědi na prastará tajemství, ale tíží ho ta nová, znepokojivě složitá a doslova temná. Zrozená z hlubšího poznání nesmírného vesmíru. Vědomosti v posledních stoletích přibývaly geometricky, vždyť domněnku, že Mléčná dráha je jen jeden z mnohých hvězdných „ostrovů“ ve vesmíru se podařilo potvrdit teprve nedávno – před 100 lety. Tehdy jsme ještě netušili, co víme dnes – že žijeme v jednom z ramen jedné tuctové „vyzrálé“ spirální galaxie (pravděpodobně) s příčkou.

Struktura Mléčné dráhy a naše pozice v ní. Kredit: NASA (obrázek v plném rozlišení zde)

Dnes jich jenom v dohledu zasloužilého, ale ne vysloužilého Hubblova kosmického teleskopu pozorujeme asi 2 tisíce. Na rozdíl od nich, tu naši Mléčnou dráhu vlastně nemáme možnost vidět v plné kráse. Z nadhledu nasnímanou její zajímavou strukturu. Poznáváme ji zevnitř, z nijak výjimečné pozice v krátkém, málo vyvinutém ramenu Oriona, ze vzdálenosti asi 8 kpc (přes 26 tisíc světelných let) od jejího centra. Přitom průměr celého galaktického disku je asi 30 kpc (ca 100 tisíc světelných let). Jsme v něm tedy méně než smítko na zcela nevýjimečném místě, přesto za méně než kosmický mžik jsme dokázali vytvořit jeho velice sugestivní celkový obraz. Příklad lidského umu, dovedností, jeden z navýsost pozitivních výsledků sdílení poznatků a vzájemné mírové spolupráce.

Logaritmické rozdělení hustoty studií vybrané skupiny asi 2 milionů hvězd kolem středu Galaxie. Vlevo mladší hvězdy bohaté na těžší prvky, vpravo staré, na „kovy“ chudé hvězdy, koncentrované v centrální oblasti. Bílá místa korelují s oblastmi hustějších mraků mezihvězdného prachu v popředí centrální oblasti. Kredit: Rix H.-W., et al., arXiv:2209.02722v1 (2022)

Takovým je i evropská sonda Gaia (Global astrometric interferometer for astrophysics), která, projektována na 5 let činnosti, již přes 8 let z libračního bodu L2 mapuje Mléčnou dráhu a její blízké okolí. Data, která posílá, přispívají také k lepšímu poznání vývoje naší Galaxie, jejíž zárodek se utvářel relativně krátce po vzniku vesmíru, před téměř 13 miliardy let gravitačním zhroucením lokální anomálie s mírně vyšší koncentrací primárních prvků – vodíku a helia.

Sonda Gaia zmapovala nejjasnější asi miliardu objektů Mléčné dráhy včetně jejich trojrozměrného rozložení a rychlostí, teploty, hmotnosti a chemické složení. Do katalogu patří i objekty až 400 000krát slabší než ty, které jsou viditelné volným okem. Měřená polohová přesnost odpovídá měření šířky lidského vlasu ve vzdálenosti 500 km. Kredit: ESA, D. Ducros, 2013

První velmi hmotné hvězdy žily energeticky rozšafně a krátce, umíraly dramaticky v obrovských explozích supernov. Své okolí přitom obohatily o těžší prvky stvořené nukleosyntézou. Těmto procesům vděčíme za možnost vzniku planety i života na ní. A v jejich důsledku pak každou mladší hvězdnou populaci charakterizuje vyšší metalicita – což není obsah kovů, jak by se podle názvu dalo soudit, nýbrž zastoupení těžších prvků vzhledem k obsahu vodíku a helia.

Již první data zaslaná sondou Gaia přispěla k potvrzení předpokladu, že Mléčná dráha se vyvíjela zevnitř směrem ven a že první hmotné, krátce žijící hvězdy se nacházely ve vnitřní oblasti, uvnitř 240 milionů let trvající oběžné dráhy Sluneční soustavy kolem galaktického středu (zde). Přestože evoluci Galaxie zkomplikovaly dávné kolize s menšími okolními galaxiemi a jejich pohlcení, doposud by se v centrální oblasti, směrem souhvězdí Střelce, mělo nacházej jakési „jádro" osídlené starými hvězdami z raných dob.

Do jeho systematického hledání se pustil mezinárodní tým astronomů (Německo, USA, VB, Čína), který přes síto analýz přesil údaje získané sondou Gaia o dvou milionech jasných hvězd v předem zvolené oblasti ve 30° pozorovacím úhlu kolem středu galaktického disku. Výsledky studie nazvané The Poor Old Heart of the Milky Way vědci zveřejnili na preprintovém serveru arXiv.

Díky výkonným počítačům a vytrvalosti našli to, co hledali – rozsáhlou populaci asi 18 tisíců starých, na těžší prvky velmi chudých hvězd obíhajících galaktický střed v oblasti o poloměru jen 2,7 kpc (něco přes 8 x 10¹⁶ km). Souhrnná hmotnost celého „chudého starého srdce Mléčné dráhy“ se rovná nejméně 50 milionům Sluncí (5×10⁷ M). Pro srovnání: hmotnost celé Galaxie se odhaduje na přibližně 2 biliony Sluncí (2×10¹² M). Vraťme se v závěru obloukem k úvodu a zmíněným novým tajemstvím, které současného pozorovatele vesmíru znepokojují. Uvedená hmotnost Mléčné dráhy prý až dvacetkrát převyšuje hmotnost veškeré hmoty, kterou pozorujeme na nějaké frekvenci elektromagnetického záření.

Je tolik vzrušujících otázek, které vyzývají k odpovědi a kterých řešení je „v rukou“, ale spíše v hlavách našich potomků. Máme odpovědnost za to, aby je řešit mohli a chtěli, máme odpovědnost za budoucí mír a podmínky pro jejich vzdělávání.

Video: Cesta do středu Mléčné dráhy

Video: Jak Mléčná dráha ke svým spirálním ramenům přišla.