Galaxie v Andromedě na kolizním kurzu! Srazí se s naší Galaxií

Galaxie Messier 31 (zkráceně M31) je od Země vzdálena přibližně 2,54 milionu světelných roků. Jedná se o galaxii větších rozměrů (průměr 220 tisíc světelných let) než Mléčná dráha (zhruba 120 tisíc světelných let) a díky tomu je za dobrých podmínek viditelná i bez dalekohledu jako mlhavý obláček v souhvězdí Andromedy (odtud někdy používané označení Mlhovina v Andromedě).

Když v roce 1887 pořídil Isaac Roberts na své soukromé observatoři v anglickém Sussexu první fotografii galaxie M31, spatřili astronomové její spirální strukturu. Obdobnou stavbu má i Mléčná dráha a celá řada dalších „hvězdných ostrovů“. Avšak rovina galaktického disku M31 je k nám nakloněna pod úhlem 77°, a proto je obtížnější tuto spirální strukturu studovat. Navíc je tvar disku deformován do podoby písmene „S“, což může mít na svědomí gravitační interakce se satelitními galaxiemi.

Mléčná dráha a Galaxie v Andromedě tvoří součást tzv. Místní skupiny galaxií, jež obsahuje minimálně 50 známých členů, přičemž se většinou jedná o malé trpasličí objekty. Obě zmíněné galaxie jsou v tomto seskupení dominantní a každá má svou vlastní „rodinu“ blízkých souputníků. Nejnovějších výzkumy odhadují hmotnost M31 asi na 700 miliard sluncí, což znamená, že obsahuje zhruba bilion hvězd (většina z nich má menší hmotnost než Slunce). Pro porovnání: Mléčná dráha zahrnuje přibližně 400 miliard stálic různé hmotnosti. Průměr Místní skupiny galaxií dosahuje asi 10 milionů světelných let a její těžiště leží mezi Mléčnou dráhou a M31.

Vznik nových hvězd

Spirální galaxie všeobecně obsahují velké množství plynu a prachu, který představuje stavební materiál budoucích hvězd. Avšak při pozorování ve viditelném světle vytvářejí oblaka prachu neprůhlednou oponu, jež brání pohledu do vnitřních oblastí galaxie. Proniknout pohledem skrz vrstvy prachu umožňuje pozorování v infračerveném světle, přičemž se zmíněnou skutečnost podařilo využít i k nahlédnutí do nitra M31.

Asi nejdokonalejší snímek této galaxie v oboru infračerveného záření pořídila americká družice Spitzer Space Telescope. Pozorování se prováděla po dobu 18 hodin a výsledná fotografie vznikla sloučením 11 tisíc samostatných expozic. V celé kráse tak M31 odhalila strukturu svých spirálních ramen, která stále ještě obsahují velké zásoby „studeného“ prachu. Ten spolu se zdroji plynu tvoří stavební materiál budoucích hvězd a planetárních soustav.

Nové snímky galaxie v oboru dalekého infračerveného záření (respektive submilimetrového záření na pomezí záření infračerveného a rádiového) pořídila evropská družice Herschel Space Observatory. Její citlivé detektory zaregistrovaly oblaka studeného plynu a prachu, kde se mohou zrodit nové hvězdy – uvnitř se přitom nachází rovněž velké množství tzv. kokonů (zámotků), v nichž se ukrývají již vznikající stálice. 

Galaktický kanibalismus

Nové výzkumy v roce 2010 potvrdily, že M31 vznikla jako důsledek srážky dvou menších galaxií asi před osmi miliardami let. Kolize menších galaxií a pohlcování malých galaxií těmi velkými (tzv. galaktický kanibalismus) představovaly v minulosti hlavní mechanismus, díky kterému se zrodily galaxie větších rozměrů, mnohdy i několikanásobně větší než M31.

Astronomové rovněž získali nové důkazy, že spirální galaxii M31 výrazně ovlivnila srážka se sousední trpasličí galaxií M32. Na snímku pořízeném družicí Spitzer v oboru infračerveného záření se podařilo objevit dosud neznámý prachový prstenec o průměru 75 tisíc světelných let v okolí centra M31. Z pozorování vyplývá, že satelitní galaxie M32 pronikla jejím diskem podél polární osy (doslova jí prolétla) zhruba před 210 miliony roků. Z počítačových simulací vyplývá, že menší M32 ztratila při srážce více než polovinu své původní hmotnosti, což mohlo vést k vytvoření spirálních struktur v blízkosti centra její velké kolegyně.

V okrajových částech Galaxie v Andromedě objevili astronomové mnoho osamocených hvězd, v jejichž blízkosti se nacházejí také poměrně rozsáhlá prachoplynná oblaka. Složení zmíněných stálic se poněkud liší od většiny hvězd v galaxii, a tudíž se opět jedná o potvrzení galaktického kanibalismu. Galaxie postupně přitahuje a pohlcuje okolní hvězdná seskupení, která se pak stávají součástí velkého celku. Za uplynulých 12 miliard let mohlo takto podle výpočtů astronomů skončit až 200 trpasličích galaxií, které se staly součástí Mlhoviny v Andromedě.

Dvě černé díry

Již na základě dřívějších pozorování jsme věděli, že se v centru M31 nachází hustá a kompaktní hvězdokupa. Když se na tuto oblast podíval svým „ostřížím“ zrakem Hubbleův vesmírný dalekohled (HST), zjistili astronomové, že je její jádro ve skutečnosti dvojité – jeho dvě složky se od sebe nacházejí asi pět světelných let. Jasnější koncentrace hmoty je posunuta mimo střed galaxie a ovlivňuje pohyby blízkých hvězd, zatímco méně svítivá koncentrace leží přesně v centru galaxie a obsahuje obří černou díru.

Vědci předpokládají, že superhmotnou černou díru obklopuje prstenec mladých, modrých hvězd, přičemž původní populaci tvoří staré, červené hvězdy. Na základě spektroskopických pozorování pomocí HST předpokládáme, že kolem černé díry krouží více než 400 mladých stálic, které se zformovaly přibližně před 200 miliony let. Přítomnost dvou černých děr potvrzuje domněnku, že M31 vznikla srážkou a splynutím dvou galaxií, z nichž každá měla v centru černou díru.

Další nové informace o M31 poskytla evropská rentgenová družice XMM-Newton. Odhalila mimo jiné záření přibližně 460 kulových hvězdokup, gravitačně svázaných s galaxií. Americká družice Chandra zase objevila zdroj rentgenového záření, které produkuje obří černá díra, jejíž hmotnost se odhaduje na 230 milionů sluncí. Při pádu hmoty na povrch černé díry dochází k jejímu zahřívání a ke vzniku pozorovaného rentgenového záření.

Srážka s Mléčnou dráhou

V naší Místní skupině galaxií není bohužel místo pro dva velké hráče. Astronomové mohou s jistotou potvrdit příští velkou kosmickou událost, která nás postihne: jedná se o gigantickou kolizi Mléčné dráhy s nejbližší velkou galaxií ze souhvězdí Andromedy. Na základě pozorování totiž vědci zjistili, že se dvě největší galaxie v Místní skupině přibližují rychlostí kolem 200 km/s (některá měření udávají až 300 km/s). 

V průběhu srážky, ke které dojde přibližně za čtyři miliardy roků, dozná Mléčná dráha značných změn. Slunce bude velmi pravděpodobně vymrštěno do jiné části nově vytvořené galaxie, avšak Země a celá planetární soustava zůstanou nepoškozeny. Kolize se uskuteční během aktivního života naší hvězdy, která bude stále ještě spalovat vodík, ačkoliv už natolik zvýší svoji svítivost a teplotu, že se voda v oceánech na naší planetě začne vařit a život, jak jej známe, již nebude možný. Obě galaxie nakonec vytvoří jeden objekt, takže se vlivem gravitace jejich hvězdy navzájem promíchají (srážky stálic lze téměř vyloučit vzhledem k jejich velkým vzdálenostem).

TIP: Mléčnou dráhu obklopuje obrovský oblak plynu o teplotě 10 milionů °C

Počítačové simulace vytvořené na základě dat z HST ukazují, že po kolizi potrvá další dvě miliardy roků, než obě galaxie splynou a vytvoří jedno eliptické těleso připomínající tvarem obrovský ragbyový míč. Slunce bude v té době stárnoucí hvězdou na sklonku života a spolu s planetární soustavou se bude nacházet asi sto tisíc světelných let od středu nové galaxie, což představuje zhruba čtyřnásobek jeho nynější vzdálenosti od centra Mléčné dráhy.