Náš hvězdný domov: Co víme o Mléčné dráze a jaká jsou nejnovější zjištění?

Název Mléčná dráha, jenž se vžil pro označení našeho hvězdného ostrova, vychází z latinského „via lactea“ neboli „mléčná cesta“, a odkazuje tak ke vzhledu Galaxie při pohledu ze Země: Na noční obloze můžeme pozorovat galaktická ramena jako mlhavý světlý pás, tvořený množstvím hvězd nerozlišitelných pouhýma očima. Jednotlivé stálice v něm jako první spatřil v roce 1610 Galileo Galilei pomocí svého dalekohledu. 

Až do počátku 20. let 20. století se většina astronomů domnívala, že Mléčná dráha zahrnuje všechny hvězdy ve vesmíru. Teprve v roce 1920 se na základě pozorování astronoma Edwina Hubblea podařilo prokázat, že je naše Galaxie pouze jednou z mnoha. A později se zjistilo, že spirální galaxie představují zhruba dvě třetiny hvězdných ostrovů v kosmu.

Početné obyvatelstvo

Podle pozorování a výpočtů astronomů je Mléčná dráha stará asi 13,6 miliardy let. Tvoří ji přibližně 100–400 miliard hvězd i rozsáhlá molekulární oblaka a oblasti vyplněné plynem a prachem, coby potenciální hvězdné „porodnice“. Téměř polovina místních stálic se zrodila před více než 4,5 miliardy roků. Jde o důsledek galaktického baby boomu, který vedl ke vzniku velkého množství hvězd v rané fázi vývoje Mléčné dráhy, před deseti miliardami let.

Náš hvězdný ostrov obývá asi deset miliard bílých trpaslíků, miliarda neutronových stálic a sto milionů hvězdných černých děr. Pozorování ukazují, že se v něm nachází přinejmenším stejný počet planet jako hvězd. Kromě toho zde může existovat spousta toulavých planet, jež se nevážou na konkrétní stálice – možná je jich víc než hvězd v Galaxii. 

V roce 2010 odkryli odborníci pomocí dat z astronomické družice Fermi Gamma-ray Cosmic Telescope další překvapení: Na sever a na jih od galaktického jádra se rozprostírají dvě gigantické sférické struktury energetického plazmatu, jež produkují vysokou úroveň emisí rentgenového a gama-záření. Vědci je označili jako Fermiho bubliny, přičemž každá měří v průměru asi 25 000 ly (světelných let). O dekádu později se zjistilo, že září také v rentgenovém spektru.

Temné srdce

V galaktickém jádru, asi 26 000 ly od Země, sídlí intenzivní zdroj rádiového záření: Supermasivní černá díra Sagittarius A* dosahuje 4,1 milionu hmotností Slunce a obklopuje ji skupina hvězd. Jde tudíž o unikátní laboratoř pro testování fyziky v jinak nedostupných extrémních podmínkách silné gravitace. Ta pochopitelně přitahuje nejen okolní hmotu – ale také pozornost odborníků. Třicet let úsilí spolu se stále přesnějšími metodami pozorování okolí černé díry nedávno přineslo dlouho očekávaný výsledek: Vědci prokázali platnost Einsteinovy obecné teorie relativity. 

Podle ní platí, že trajektorie tělesa vázaného na oběžné dráze kolem jiného objektu není uzavřená jako v Newtonově teorii gravitace, ale stáčí se směrem dopředu v rovině oběhu. Popsaný efekt, poprvé sledovaný u trajektorie Merkuru kolem Slunce, patřil k prvotním důkazům podporujícím obecnou teorii relativity. Nyní, o sto let později, se jej podařilo detekovat u hvězdy kroužící okolo Sagittaria A* v centru naší Galaxie. Stálice označovaná S2 se totiž k černé díře přibližuje na méně než 20 miliard kilometrů, což odpovídá zhruba 120násobku vzdálenosti Země–Slunce. Jde tak o nejbližší známý objekt na oběžné dráze kolem zmíněného giganta. 

V květinovém tanci

Při nejtěsnějším přiblížení se S2 řítí prostorem rychlostí přes 25 milionů kilometrů v hodině a jeden oběh dokončí asi za 16 roků. Vědci její pohyb sledovali víc než čtvrt století, načež jim měření umožnila spolehlivě detekovat tzv. Schwarzschildovu precesi dráhy hvězdy kolem Sagittaria A*. Její trajektorie se stáčí, což znamená, že se nejbližší poloha vzhledem k černé díře mění. S každým dalším oběhem se dráha mírně pootočí, takže těleso v prostoru postupně opisuje tvar připomínající květinu. 

Obecná relativita míru stáčení exaktně předpovídá, přičemž poslední měření v rámci popsaného výzkumu s teorií dokonale souhlasí. Schwarzschildovu precesi se však ještě nikdy nepodařilo změřit pro stálici kroužící kolem superhmotné černé díry. Nová měření odhalila rovněž efekt označovaný jako gravitační rudý posuv, kdy velmi silné gravitační pole černé díry „natahuje“ vlnovou délku světla hvězdy. Pozorovaná změna záření přicházejícího od S2 tak přesně ladí s predikcí obecné teorie relativity.

Dokončení: Náš hvězdný domov (2): Mléčná dráha v minulosti zažila gigantické srážky