Odhalení hvězd Magellanova proudu po 50 letech hledání

Na publikovaném obrázku je výtvarné zpracování Magellanova hvězdného proudu. Nejbližší sousední galaxie Mléčné dráhy – Malé a Velké Magellanovo mračno – jsou zobrazeny na pravé straně obrázku. Jak se tyto galaxie pohybují směrem doprava, plynný Magellanův proud se za nimi valí, proplétá se a táhne se po jižní obloze. Ilustrace také ukazuje 13 červených obrů objevených v Magellanově hvězdném proudu.

Astronomové vyřešili půl století starou vědeckou záhadu tím, že identifikovali hvězdy spojené s proudem kosmického plynu vycházejícím z dvojice blízkých galaxií. Již téměř padesát let přicházejí astronomové s prázdnýma rukama při hledání hvězd v rozlehlé struktuře známé jako Magellanův proud. Tento kolosální pás plynu pokrývá oblohu na jižní polokouli na ploše téměř 300 průměrů Měsíce a táhne se za dvěma nejbližšími kosmickými sousedy naší Galaxie.

Průlom v identifikaci hvězd
Nyní je toto dlouhé hledání hvězd konečně u konce. Vědci z Centra pro astrofyziku Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a jejich kolegové identifikovali 13 hvězd, jejichž vzdálenosti, pohyb a chemické složení umisťují hvězdy přímo do tajemného proudu.

Lokalizace těchto hvězd nyní určila skutečnou vzdálenost Magellanova proudu a odhalila, že se rozprostírá od 150 000 světelných let do více než 400 000 světelných let daleko. Zjištění dláždí cestu k mapování a modelování Magellanova proudu v bezprecedentních detailech a nabízí nový pohled na historii a charakteristiky naší Galaxie a jejích sousedů.

„Magellanův proud dominuje na obloze jižní polokoule a naše práce konečně našla hvězdnou strukturu, kterou astronomové hledali po celá desetiletí,“ říká Vedant Chandra, doktorand v oboru astronomie a astrofyzika na CfA a hlavní autor nové studie publikované v The Astrophysical Journal. „S těmito výsledky a dalšími podobnými doufáme, že získáme mnohem lepší pochopení formování Magellanova proudu a Magellanových mračen, stejně jako jejich minulé a budoucí interakce s naší Galaxií,“ řekl spoluautor Charlie Conroy, profesor astronomie na CfA.

Pohledy do Magellanových mračen
Velké a Malé Magellanovo mračno jsou trpasličí satelitní galaxie Mléčné dráhy. Mračna viditelná pouhým okem jako průsvitné útvary byla známa již od starověku. S příchodem stále výkonnějších dalekohledů schopných vnímat jevy příliš slabé na to, aby je naše oči viděly, objevili astronomové na počátku 70. let 20. století gigantický oblak plynného vodíku zjevně vyvržený z galaxií.

Studie plynu v tomto Magellanově proudu dále ukázaly, že proud má dvě propletená vlákna, která pocházejí z jednotlivých galaxií. Tyto rysy naznačují, že gravitace Mléčné dráhy mohla vytáhnout Magellanův proud z mračen. Jak přesně se proud zformoval, je však stále obtížné zjistit, v nemalé míře kvůli jeho předpokládané hvězdné složce, která zůstává obtížně rozeznatelná.

Řešení hvězdných záhad
Chandra přišel na tento problém prostřednictvím ambiciózního projektu zahájeného v roce 2021 pro jeho doktorát na CfA. Chandra konzultoval s Charlie Conroyem zajímavá témata ke studiu a Conroy odkázal Chandru na neprobádanou hranici Mléčné dráhy. Hvězdy, které se řídce nacházejí po okrajích Galaxie, byly málo prozkoumány, protože naše Sluneční soustava je vnořená do hvězdného disku samotné Mléčné dráhy – podobně jako návštěvník koncertu poblíž pódia, který se pokouší někoho zahlédnout až na okraji davu.

Během posledního desetiletí však hluboké observační katalogy sestavené novými přístroji – zejména astronomickou družicí Gaia Evropské vesmírné agentury – začaly špehovat hvězdné objekty, které by mohly být právě těmito nepolapitelnými hraničními hvězdami. S přístupem k 6,5m dalekohledu Magellan Baade na observatoři Las Campanas v Chile prostřednictvím CfA a MIT zahájil Chandra projekt provedení spektroskopie u 200 vzdálených hvězd Mléčné dráhy, které po dokončení budou největším takovým vzorkem, jaký byl doposud k dispozici.

Spektroskopická analýza Magellanova proudu
Spektroskopie zahrnuje shromažďování dostatečného množství světla z objektu k detekci určitých „podpisů“ vtištěných do barevných pásů světla, které, stejně jako otisky prstů, jednoznačně identifikují jednotlivé chemické prvky. Tyto podpisy tak odhalují chemické složení objektu a hovoří o jeho původu. Kromě toho se signatury posouvají na základě vzdálenosti k objektu, což astronomům umožňuje říci, kam objekt, jako je například hvězda, směřuje a odpovídajícím způsobem odkud pochází.

V případě studie Chandry odhalila spektroskopická analýza soubor 13 hvězd se vzdálenostmi a rychlostmi, které spadají přímo do rozsahu očekávaného pro Magellanův proud. A co víc, chemické složení hvězd odpovídalo složení Magellanových mračen, například tím, že měly výrazný nedostatek těžších prvků, které astronomové nazývají kovy. „Těchto 13 hvězd právě vypadlo z našeho datového souboru,“ říká Rohan Naidu, spoluautor studie a bývalý postgraduální student CfA, v současnosti postdoktorand Hubble na MIT.

Získáním solidních měření vzdálenosti a rozsahu Magellanova proudu prostřednictvím těchto hvězd vědci podpořili příběh jeho původu jako gravitační zachycení Mléčnou dráhou. Výzkumníci byli navíc schopni vypočítat celkovou distribuci plynu v proudu s vyšší spolehlivostí ve srovnání s předchozími odhady. Distribuce naznačuje, že tento proud je ve skutečnosti asi dvakrát tak masivní, než se obecně předpokládá.

Tento výsledek zase předznamenává budoucnost plnou nových formací hvězd v Mléčné dráze, protože podle předchozích pozorování proud aktivně padá do naší Galaxie. Tímto způsobem proud slouží jako primární poskytovatel studeného, neutrálního plynu potřebného pro tvorbu čerstvých hvězd Mléčné dráhy.
Budoucnost galaktického výzkumu

„Magellanův proud je dominantním zdrojem hvězdných kalorií pro Mléčnou dráhu – je to naše snídaně, oběd a večeře,“ říká Ana Bonaca, spoluautorka studie a bývalá postdoktorandka ITC na CfA, nyní vědecká pracovnice v Carnegie Observatories. „Na základě nových, vyšších odhadů hmotnosti pro Magellanův proud může Mléčná dráha více přibrat na váze, než se původně předpokládalo.“

Další studie Magellanova proudu by také měly astronomům pomoci dozvědět se více o složení naší Galaxie. Protože se předpokládá, že proud sleduje minulé dráhy Magellanových mračen, modelování vývoje relativně masivního Velkého Magellanova mračna prostřednictvím proudu zlepší měření rozložení hmoty v Mléčné dráze. Velká část této hmoty je ve formě temné hmoty – dosud nepochopené látky projevující se gravitací. Lepší měření hmotnosti naší Galaxie v jejím vzdáleném vnitrozemí pomůže při zohlednění běžné hmoty vůči obsahu temné hmoty.

Zdroj: https://scitechdaily.com/stellar-revelation-unmasking-the-stars-of-the-magellanic-stream-after-50-year-search/ a https://www.cfa.harvard.edu/news/distant-stars-spotted-first-time-vast-magellanic-stream

autor: František Martinek