Galaxie (Mléčná dráha): průměr, struktura a počet hvězd

Pojmenování Mléčné dráhy, která dala pojmenování i dalším galaxiím, pochází z řeckého galaktikos - mléčný. Tento stříbřitý pás prochází ze souhvězdí Jednorožec mezi souhvězdími Orion a Blíženci přes Býka, Vozku, Persea, Kasiopeju, ve které se nejvíce přibližuje severnímu světovému pólu. Dále pak Mléčná dráha pokračuje do souhvězdí Labutě, kde se dělí na dvě ramena.

Jasnější rameno pokračuje přes souhvězdí Orel, Štít, Střelec, Štír, Oltář do Kentaura. Slabší rameno míří přes Lyru, Hada, Hadonoše, Štíra a Vlka do souhvězdí Kentaurus, kde se v blízkosti hvězdy Alfa Centauri spojuje s jasnějším ramenem a dále pokračují společně do Jižního kříže, Lodního kýlu, Plachet a Lodní zádi zpět do Jednorožce.

Svit Mléčné dráhy je způsoben tisíci slabých, okem neviditelných hvězd, které jsou součástí jednoho ze spirálních ramen naší Galaxie. Hustota hvězd je v Mléčné dráze mnohem vyšší, než v jiných částech Galaxie. Do Mléčné dráhy se promítá i velké množství svítících a tmavých mraků mezihvězdné hmoty. Tmavé mraky, které absorbují světlo hvězd ležících za nimi, mají na svědomí tzv. Tmavou trhlinu, středový tmavý pás Mléčné dráhy, který Mléčnou dráhu rozděluje na dvě ramena.

Mléčná dráha je skutečně plná hvězd, mlhovin i hvězdokup. Představuje jedno ze spirálních ramen naší Galaxie, mateřského hvězdného ostrova čítajícího možná až 400 miliard hvězd různého stáří a různých hmotností. Od hnědých trpaslíků, přes červené, oranžové a žluté trpaslíky až po velice těžké a horké hvězdy spektrálních tříd O a B a rudé obry. Většina hvězd žije v párech anebo vícenásobných systémech, některé jsou členy otevřených a nebo kulových hvězdokup a nebo hvězdných asociací.

Mléčná dráha - velikost, tvar a hmotnost

Naše Galaxie (Mléčná dráha), která obsahuje přes 200 miliard hvězd (možná až 400 miliard hvězd a s hnědými trpaslíky snad ještě o desítky procen více), dosahuje průměru asi 100 000 světelných let. Při pohledu z boku má v hrubých rysech podobu velice tenkého disku. Však disková složka dosahuje tloušťky jen okolo 1 000 světelných let, tedy asi 1 % průměru Galaxie. Mnohem většího průměru dosahuje tzv. galaktická výduť a galaktické haló, které obklopuje celou Galaxii.

Naše Galaxie (Mléčná dráha) má spirální charakter, patří tedy mezi spirální galaxie. Avšak přesná podoba známá není. Díváme se na ni téměř z boku a ještě z nitra… Někteří autoři se přiklánějí k tomu, že Mléčná dráha je spirální galaxií s příčkou (typu SBc). Naše Galaxie by tak mohla vypadat jako např. galaxie M 83 v souhvězdí Hydry nebo M 81 v souhvězdí Velké medvědice. Jiní autoři ji zase mají za obvyklou spirální galaxii, která má dvě ramena. Nové práce a výsledky (především) z kosmického teleskopu Spitzer pak dávají za pravdu těm autorům, kteří hovoří o naší Galaxii jako o spirální galaxii se čtyřmi rameny…

Hmotnost Galaxie byla ve starší literatuře odhadována na 4 × 10⁴¹ kg, tedy na asi 200 miliard hmotností Slunce (M_S). Některé zdroje novějšího data však hmotnost Galaxie posouvají až na mez 300 a některé dokonce 600 miliard hmotností Slunce… Na hvězdy připadá asi 95 až 98 % hmotností Galaxie, na plyn a prach jen asi 2 % až 5 %.

Naše Galaxie (Mléčná dráha) tak patří k poměrně "uklizeným" s relativně pomalou hvězdotvorbou. Odhaduje se, že v naší Galaxii vzniká ročně jedna až dvě hvězdy o hmotnosti Slunce. Přitom má Galaxie zásoby plynu a prachu o hmotnosti přinejmenším 10¹⁰ M_S. Některé studie přitom hovoří o tom, že v halové složce naší Galaxie by mohlo být rozptýleno velké množství plynu a prachu o hmotnosti až 10¹¹ M_S!

Naše místo v Galaxii

Podle současných znalostí leží naše Slunce, tedy i planeta Země s celou Sluneční soustavou, v jednom ze spirálních ramen Galaxie. To je známé jako rameno Orióna či Místní rameno ležící mezi ramenem Střelce a ramenem Persea. Do ramene Oriona patří např. Velká mlhovina v souhvězdí Orion, mlhovina Severní Amerika a množství dalších známých struktur.

Slunce se nachází asi 26 400 světelných let od galaktického středu a pouhých asi 20 parseků nad rovinou galaktického disku na samém vnějším okraji uvedeného ramene Oriona. Pro úplnost je však nutné zmínit, že jen za posledních 20 let bylo publikováno přes 50 různých údajů o vzdálenosti Slunce od středu Galaxie. O "přesné" vzdálenosti tak lze hovořit jen s určitou nadsázkou. Galaktický disk má v poloze Slunce tloušťku okolo 3 000 světelných let.

Slunce obíhá kolem gravitačního centra rychlostí okolo 242 km / s. K jednomu oběhu kolem centra Galaxie tedy potřebuje asi 220 miliónů let. Za dobu své existence tak neoběhlo střed Galaxie ještě ani 25×. Rychlost oběhu kolem středu Galaxie by měla být, podle dnešních znalostí, konstantní. Oponentní studie ale hovoří o proměnné oběžné rychlosti a o tom, že oběžná dráha Slunce je eliptická…

Struktura Galaxie (Mléčné dráhy)

Struktura naší Mléčné dráhy neboli Galaxie (i cizích galaxií) je značně složitá. Jednotlivé struktury utváří pět základních hvězdných populací. Hvězdy jednotlivých populací mají různé stáří, charakter i svítivosti. I rozdílné zastoupení těžších chemických prvků.

Galaktické jádro a supermasivní černá díra

Ve středu naší Galaxie se, podle současných poznatků, nachází poměrně masivní černá díra s hmotností okolo čtyř miliónů Sluncí. Tato centrální černá veledíra, známá také jako rádiový zdroj Sagittarius A, je obklopena velice hustou centrální hvězdokupou, vůbec nejhustější hvězdokupou naší Galaxie. Jen pro představu: ekvivalentní hmotnost miliónů Sluncí je doslova napěchována do prostoru, který dělí nejbližší hvězdu Alfa Centauri od našeho Slunce… Koncentrace hvězd je tady minimálně desetmiliónkrát vyšší než v okolí Slunce!

Z našeho pohledu leží střed Galaxie v souhvězdí Střelce, či přesněji blízko pomezí souhvězdí Střelce a Štíra. Střed Galaxie je velice silným zdrojem nejen rádiového záření, ale také rentgenového i velice tvrdého gama záření. O produkci tvrdých složek elektromagnetického spektra se stará zmíněná centrální černá díra.

Průměrný výkon centrální černé díry se odhaduje na ekvivalent svítivosti 100 miliónů Sluncí. Výkon centrálních galaktických veleděr je však přímo závislý na přísunu "potravy". Ať již v podobě plynu, prachu a nebo hvězd. Připomenu jen přechod prachoplynového oblaku G2 kolem centrální černé veledíry v roce 2014, který jen v roce 2013 zvýšil radiální rychlost o 400 km / s avšak jasnost mezi lety 2008 a 2013 o pouhých 10 %. Černá veledíra je podle H. B. Liua navíc obklopena cirkumnukleárním diskem a průměru 1,5 pc až 4 pc.

V určitých obdobích se výkon centrální černé díry může zvýšit natolik, že se galaxie rozzáří jako kvasar. Však nakonec v článku o kvasarech zmiňuji, že po asi 10 % doby života galaxií se tyto mohou jevit jako kvasary, nejsvítivější známé objekty ve vesmíru.

Galaktická výduť

Galaktická výduť obklopuje jádro Galaxie. Astronomům z ESO se podařilo sestavit její trojrozměrnou mapu a zjistit, že její centrální oblast má tvar burského ořechu, na který navazuje útvar tvaru písmene X. Toto podivné uspořádání zmapovali na základě studia dat z přehlídkového teleskopu VISTA o pohybu stovek velice slabých hvězd v galaktické centrální výduti.

Fermiho bubliny

Fermiho bubliny (anglicky Fermi Bubbles) znají astronomové teprve pár let. Fermiho bubliny byly totiž objeveny teprve v roce 2010 s pomocí kosmického teleskopu Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope), který zkoumá vesmír v rentgenovém a gama pásmu elektromagnetického záření.

Fermiho bubliny přitom nejsou žádní drobečkové. Zvedají se jako ohromné "dudlíky" nad plochý disk naší Galaxie - Mléčné dráhy až do výšky (hloubky, neboť bubliny se nacházejí po obou stranách hlavní roviny Mléčné dráhy) nějakých 23 000 světelných let a sahají do galaktických šířek ±50°! Více se o Fermiho bublinách dočtete v samostatném článku.

Mléčná dráha, stáří a další vývoj

Stáří naší Galaxie se odhaduje na 12 miliard let. Naše Slunce tak dosahuje sotva poloviny stáří Galaxie, patří tedy k relativně mladým hvězdám. V dávné minulosti byly zásoby plynu a prachu naší Galaxie mnohem větší a tudíž i hvězdotvorba byla mnohem bouřlivější. Možná až o několik řádů vyšší. V prvních fázích vývoje Galaxie, tzv. protogalaxie, se formovaly kulové hvězdokupy a nejstarší hvězdy halové populace II. Ty jsou typické nízkým zastoupením těžších prvků - méně než 1 %.

Hvězdy mladších populací vytvářely stále více zploštěné složky Galaxie. Až po plochou populaci I, pro které je charakteristické naopak vysoké zastoupení těžkých prvků - až 7 %.

Za asi 6 miliard let splyne naše Galaxie s galaxií M 31 v souhvězdí Andromedy, které se k sobě přibližují vzájemnou rychlostí asi 109 km / s. Následně obě galaxie vytvoří obří eliptickou galaxii. To bude mít, zřejmě, za následek zastavení hvězdotvorby a jejich pomalé pohasínání. Avšak skutečně pomalé, neboť životnost hvězd s hmotností okolo 0,1 M_S je jeden bilión let (tisíc miliard)…

Použité zdroje

• Encyklopédia astronómie; kol. autorů, Obzor 1987
• Časopis Kozmos, r. 2014 - 2017
• Prastaré srdce Galaxie, VISTA objevila pozůstatky dávné kulové hvězdokupy
• Naše Galaxie
• Cesta do středu naší Galaxie, pohled do srdce Mléčné dráhy
• ATLASGAL - přehlídka Mléčné dráhy dokončena: Mapování Galaxie v pásmu submilimetrového elektromagnetického záření
• Burák v centru Galaxie: Dalekohledy ESO přispěly ke vzniku nejlepší prostorové mapy centrální výduti Galaxie