Galaxie Messier 101 (M101, NGC 5457) přezdívaná Větrník se nachází v oblasti souhvězdí Velké medvědice. Je vzdálená asi 21 milionů světelných let od Země. Portrét galaxie je složen z 51 jednotlivých expozic Hubblova teleskopu a snímků z pozemních dalekohledů. Velmi velké rozlišení pro výkonnější sítě a počítače zde. Kredit: European Space Agency & NASA, Wikimedia Commons, CC BY 4.0

Představte si, že vás váš známý, jenž bydlí v paneláku na velkém sídlišti, doveze v noci na návštěvu. Okolí neznáte, jste tam poprvé. Jak přesně byste dokázali popsat dům, v němž se nacházíte, když přes den jen vyhlédnete z okna?

Dosavadní podrobná mapa Mléčné dráhy. Kredit: Pablo Carlos Budassi, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Obdobný problém máme s tím našim vesmírným domovem – naší Mléčnou dráhou. Zkoumáme ji zevnitř, ale její vnější strukturu s téměř jistotou nikdy neuvidíme z nadhledu. Například tak, jako moderními dalekohledy pozorujeme zajímavou spirální galaxii Větrník (na obrázku vpravo), vzdálenou „pouhých“ 21 milionů světelných let.

Tou první pozorovanou kosmickou spirálou však byl o deset milionů světelných let vzdálenější objekt, který do svého katalogu pod číslem M51 zapsal francouzský astronom Charles Messier. Psal se rok 1845, když irsko-anglický šlechtic, nadšený astronom William Parsons, ve svém zrcadlovém dalekohledu pozoroval tuto mlhovinu, jak se tehdy předpokládalo a rozeznal její spirální strukturu. Dnes víme, že jde o 31 milionů světelných let vzdálenou galaxii, kterou jsme pojmenovali Vírová.

Přešlo však více než sto let, než se astronomům podařilo potvrdit domněnku, že také naše Mléčná dráha je jednou ze spirálních galaxií. S představou, že její výduť v centrální část protíná příčka, přišli vědci o dalších několik let později. Zcela jednoznačně ji v roce 2005 potvrdila až pozorování Spitzerova vesmírného dalekohledu, jež také prokázala, že je větší, než si vědci mysleli. Nicméně doposud se snaží upřesnit její tvar.

Hertzsprungův-Russellův diagram zobrazuje vztah mezi absolutní velikostí nebo svítivostí hvězdy a její efektivní teplotou a zařazením v spektrální klasifikaci hvězd Kredit: ESO, CC BY 4.0

Zdá se, že nemalé korekce postihne i náš obraz struktury samotných spirálních ramen Galaxie. I když ani v této otázce nepanuje zcela jednoznačná shoda, obecně se má za to, že z husté centrální výdutě se odvíjejí čtyři hlavní ramena, výraznější ramena Štít – Kentaur a Lodní kýl – Střelec, méně výrazné pak ramena Persea a Pravítka. Ve větší vzdálenosti od středu identifikujeme méně vyvinutá vedlejší a menší samostatná ramena. Patří k nim i „naše“ rameno Orionu, jehož součástí je i Sluneční soustava.

Nyní ale čínští astronomové z observatoře na Purpurové hoře u města Nan-ťing zrevidovali tuto mainstreamovou představu. Pomocí velmi přesných měření hvězdných poloh překreslili obraz Mléčné dráhy se čtyřmi nezávislými rameny odvíjejícími se z centrální oblasti na spirální Galaxii se dvěma hlavními rameny, od nichž se až ve větší vzdálenosti od středu odčleňují vedlejší menší ramena. Tím však Číňané našemu kosmickému domovu ubírají na jisté výjimečnosti, protože podstatná většina pozorovaných spirálních galaxií má právě obdobnou strukturu. Zároveň však odstraňují potřebu doposud předpokládanou neobvyklou spirálu se čtyřmi hlavními rameny vysvětlit.

Novou mapu Galaxie astronomové vytvořili pomocí dat z nejmodernějších přístrojů, jež umožňují s velikou přesností měřit polohy hvězd. Pomocí interferometrických měření určili polohy více než 200 vzdálených zdrojů mikrovlnného záření, takzvaných maserů, s přesností na neuvěřitelných 20 úhlových mikrosekund. Podstatnou část analyzovaných dat však poskytla evropská vesmírná astrometrická observatoř Gaia, která v zemském stínu, z Lagrangeova bodu L2 s nebývalou přesností mapuje pozice více než miliardy hvězd Mléčné dráhy. Astronomové z Purpurové hory se zaměřili na katalog 24 tisíců změřených hvězd spektrální třídy O a B, které jsou horké, velmi hmotné, 10 až 50krát hmotnější a asi stotisíckrát svítivější než naše Slunce. Jde o mladé, rychle žijící hvězdy, které se obvykle nevzdalují od míst svého zrodu, a tak jsou dobrými indikátory galaktické struktury.

Dosavadní „stará“ mapa ramen Mléčné dráhy z pro nás nedosažitelného "božího nadhledu". Žlutá tečka na krátkém ramenu Oriona představuje polohu Slunce. Spirální ramena jsou barevně odlišena, aby byla zřejmá souvislost mezi strukturami a rameny. Kredit: Rursus, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Schéma struktury Mléčné dráhy podle nové studie – pohled od severního galaktického pólu. Trojúhelníčky vyznačují polohy maserů, červený kroužek označuje Slunce. Kredit: Xu et al, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/acc45c

Po určení poloh zmapovaných objektů bylo potřebné najít odpovídající tvar spirálních oblouků. Nejlepší korelaci nabízejí dvě vnitřní symetrická ramena táhnoucí se od centrální části – rameno Persea a rameno Pravítka (Normy), z nichž se v jisté vzdálenosti jakoby oddělují ramena Střelce, resp. Kentaura. Ostatní oblouky – ramena Lodního kýlu, Vnější a Místní se tahají samostatně, ve větší vzdálenosti od galaktického středu. Tuto víceramennou rozporcovanou strukturu pravděpodobně před asi 10 miliardami let vytvořila galaktická kolize.

I kdyby se předpoklady čínských vědců potvrdily a morfologie Mléčné dráhy se ukázala být mnohem více podobná té, kterou pozorujeme u většiny víceramenných spirálních galaxií ve vesmíru, je stále dost toho, co do úplného nového obrazu chybí. Například nelze jednoznačně tvrdit, že dvě vnitřní ramena Persea a Pravítka začínají na koncích centrální příčky. Na odpověď si budeme muset počkat, až budou k dispozici další data.

Video „Jak Mléčná dráha skutečně vypadá?“ je sice starší než výše popsaná studie, nicméně hodné zhlédnutí.

Literatura: Space.com, The Astrophysical Journal, Purple Mountain Observatory Chinese Academy of Sciences