Podíl:
10 Galaktických tajemství Mléčné dráhy
Prostor je plný záhad. Z otázek, které ještě nemluvíme o hvězdách na planety a měsíce v naší vlastní sluneční soustavě, je hodně vynalézavých výsledků s našimi dalekohledy. Některé záhady jsou dokonce ještě větší a následující jsou doslova galaktické.
10Čluně slunce
Hvězdy jako naše slunce se rodí v klastrech s jinými podobnými hvězdami. Tito hvězdní sourozenci se tvoří ze stejného plynového mraku a mají tedy stejné chemické složení. Přesto jsme prozkoumali 100 000 hvězd během 325 světelných let Země a našli jsme jen dva, které se blíží Slunci. Naše slunce je samo o sobě, což znamenalo, že byl buď vykopnut, nebo odplul z jeho shluku před 4,5 miliardami let.
Dobrým kandidátem na místo narození byl Messier 67, shluk v souhvězdí Cancer zhruba 2900 světelných let. Hvězdy jsou podobného věku, teploty a chemie našeho slunce. Nicméně, astrofyziké z Národní autonomní univerzity v Mexiku provedli simulace v roce 2012 a zjistili, že M67 jednoduše nefunguje.
Slunce by potřebovalo nepravděpodobné zarovnání několika masivních hvězd, které by ho vykoply, a potřebná rychlost by roztrhla planetární disk a neztratila Zemi. Kromě toho je vertikální skákání M67 v galaktické rovině pětkrát větší než Slunce a měly by být stejné.
Je možné, že sluneční cluster prostě už neexistuje a všichni její bratranci se od sebe oddělí. Další hypotéza spočívá v tom, že pochází z bližšího středu galaxie, kde se nachází mnoho hvězd podobných Slunci.
Nejlepší příležitostí pro zjištění odpovědi je evropský satelit Gaia. Spuštěna v roce 2013, Gaia mapuje chemické složení jedné miliardy hvězd. Mise má být dokončena do roku 2018 a poskytne bezprecedentní znalosti o vývoji galaxie.
9Hlasy z hvězd
Objevování v astronomii se často nedělá jen tím, že se díváme přes dalekohled a uvidíme, co tam je. Někdy hvězdárna produkuje obrovské množství dat z oblohy a vědci potřebují roky, aby vyvodili závěry z informací. Průzkum Sloan Digital Sky je jedním z takových projektů. Použitím dalekohledu v Novém Mexiku je poslední dekáda strávil pozorováním 930 000 galaxií, 120 000 kvazarů a téměř téměř půl milionu hvězd v Mléčné dráze.
Pomocí těchto dat si tým astronomů všiml něco o vertikální distribuci hvězd. Ty se často shlukují dohromady a tým si všiml vzoru 300 000 hvězd, který se podobá zvukové vlně. Vypálili termín "kosmoseismologie" pro svůj papír, což naznačovalo, že něco způsobilo, že galaxie "zazvoní jako zvon."
Nejpravděpodobnějším vysvětlením je, že se něco střetlo a prošlo kolem naší galaxie za posledních 100 milionů let. Vědci nebyli schopni přesně určit, co - mohla to být trpasličí galaxie nebo možná struktura temné hmoty. Mohlo to být více událostí a dokonce si všimli, že vlna může být výsledkem něčeho probíhajícího.
Znovu, vědci doufají, že miliardy hvězd mapovaných Gaiem poskytne odpovědi. Oni mají podezření, že v celé galaxii může být skrytý vzorec vlnových struktur, který do své historie otevře zcela nové okno.
Mraky s vysokou rychlostí
V roce 1963 byly objeveny mraky s vysokou rychlostí (HVC). Tyto sbírky mezihvězdného plynu se pohybují různými rychlostmi a směry k rotaci Mléčné dráhy, a to nejméně 50 km (32 mi) za sekundu. Jsou většinou vyrobeny z vodíku a věří se, že spadají do galaxie z mezigalaktického prostoru. Odkud pocházejí, je třeba ještě vyřešit.
Jan Oort, jeden z objevitelů oblačnosti, naznačil, že plyn je pozůstatek tvorby galaxie. Dalším vysvětlením je, že plyn vytažený z Mléčné dráhy se vrací jako Galaktická fontána. Pokud by tomu tak bylo, stoupající plyn by bylo těžké zjistit díky tomu, že celý jiný materiál v cestě.
Materiál může pocházet z objektů v oběžné dráze kolem naší galaxie. Jedním z takových předmětů je Komplex H, malá galaxie, o níž se věří, že se nachází v retrográdní oběžné dráze kolem Mléčné dráhy. Jak se pohybuje, vylučuje plyn do naší galaxie.
Jeden HVC, Smithův oblak, se pohybuje směrem k disku Mléčné dráhy přibližně na 73 km (45 mi) za sekundu a spojuje se s naší galaxií asi za 27 milionů let. Její trajektorie naznačuje, že již prošla mléčnou cestou před 70 miliony let. To by mělo roztrhat oblak od sebe a vědci věří, že halo temné hmoty ho mohlo udržet společně.
7Magellanické mraky
Magellanické mraky jsou společné galaxie k mléčné dráze, objevené při průkopnické cestě Ferdinanda Magellana po celém světě v 16. století. Velký magellanský mrak má 14 000 světelných let napříč a kolem 160 000 světelných let od Země. Malý magellanský mrak má polovinu průměru svého bratrance, ale o 30 000 světelných let daleko. Pro srovnání je Mléčná dráha 140 000 světelných let.
Oblaky jsou staré 13 miliard let a věřily, že obíhají kolem Mléčné dráhy. Nicméně měření provedená Hubbleem naznačují, že se pohybují dvakrát rychleji, než jsme původně mysleli. Pokud tomu tak je, Mléčná dráha by neměla být dostatečně masivní, aby je udržovala na oběžné dráze. Zjištění, zda jsou na oběžné dráze, se stalo novým tajemstvím. Pokud ano, znamená to, že Mléčná dráha by mohla být dvakrát tak masivní, jak tomu bylo dříve.
Ať jsou mraky tady, aby zůstaly nebo jen projíždějí, přitahují spoustu tajemství. Vědci nedávno vyřešili čtyři desetiletí dlouhou otázku o zdroji Magellanic Stream, pásky plynu, která se táhne v polovině Mléčné dráhy.Zjistili, že většina z nich pochází z menších mračen, i když hladiny kyslíku a síry v novějších oblastech odpovídají většímu oblaku.
V roce 2007 dalekohled Austrálie Parkes zvedl záblesk rádiových vln a zkoumal malý mrak. Síla za výbuchem znamená extrémní událost, jako je kolize neutronových hvězd nebo smrt černé díry. Skoro jistě přišel z dálky než mrak, ale jeho přesný zdroj zůstává hádankou.
6Galaxy X
Nejpopulárnější astronomická teorie spiknutí je existence "planety X." Navrhuje, že planeta o velikosti Jupitera obíhá kolem Slunce na nepravidelné oběžné dráze, tajně sledované NASA. Zatímco je s tímto nápadem spousta problémů, existuje velmi reálná možnost existence "Galaxy X." Je to trpasličí galaxie na opačné straně Mléčné dráhy, která je pro nás neviditelná kvůli plynu a prachu v cestě. Galaxie X by měla dosahovat až 85% temné hmoty.
UC Berkeley teoretický astronomer Sukanya Chakrabarti vede lov. Vyvinula způsob hledání temných galaxií tím, že zkoumá vlny v distribuci plynného vodíku ve spirálních galaxií. Vodík se rozšiřuje až pětkrát daleko od středu galaxie než plocha osídlená hvězdami, a tak obíhající galaxie způsobí vlnění v plynu.
Chakrabarti předpovídá, že Galaxy X bude mít zhruba jednu stotinu Mléčné dráhy. Metoda nalezení skryté galaxie byla testována na jiných galaxiích se známým společníkem a může najít těla jen o desetinu masivní, dokonce i to.
5 Problém s lithiem
Problém lithia je jedním z dlouhotrvajícího kosmu. Lithium je třetí nejsilnější prvek ve vesmíru, po vodíku a héliu a modely Velkého třesku předpovídají, jaké úrovně těchto prvků bychom měli očekávat. Tyto modely pracují na všechno kromě lithia.
V nejstarších hvězdách Mléčné dráhy se izotop lithium-7 nachází asi na jedné třetině očekávaných hladin. Lithium-6 se objevuje rychlostí asi 1000 krát příliš, i když je mnohem těžší počítat.
Žádné vysvětlení nefungovalo. Potenciální odpovědi odmítají množství dalších prvků. A problém se jen ztížil. Astrofyzikální papír z roku 2008 odráží způsob, jakým o něm cítí kosmologové Bitter Pill: Primární problém s lithiem se zhoršuje.
Výzkum naznačující, že časná galaxie byla osídlena mikrokvasary přidanou k strasti. Tyto miniaturní černé díry vytvářejí proudy z plazmové horké plazmy s dostatečnou energií, aby vodík přivedli do hélia. V roce 2012 tým ze Švédska a Německa vypočítal, že pokud 1 procenta mikrokvasarů z mléčné dráhy produkují lithium-7, produkují podobnou částku, jakou se očekává od Velkého třesku. Stručně řečeno, mikrokvasary dělají problém s lithiem dvakrát tak velký.
Nedávné vysvětlení se opírá o existenci axionů, teoretické částice temné hmoty. Předpovědi hladin lithia-7 závisí na výpočtech množství světla v časném vesmíru. Toto je vyřešeno z kosmického mikrovlnného pozadí, které se objevilo asi po 380 000 letech. Axions mohly v té době ochladit fotony, což nás vedlo k podceňování úrovně světla, a tím i k nadhodnocení lithia-7.
Je to daleko od odpovědi, protože by to znamenalo existenci dvojnásobného počtu neutrin, které jsme v současné době zjistili. A navíc, axiony nejsou ani vůdčími kandidáty vysvětlovat temnou hmotu - a vůbec nemusí existovat.
4Galaktická warp
V mnoha galaxiích se prach a plyn mezi hvězdami soustředí v tenké vrstvě. Naše Mléčná dráha není výjimkou. "Tenký" je samozřejmě relativní - disk je v nejtenčích bodech asi 240 světelných let, ale to je stále jen malý zlomek šířky galaxie. Stojíme hluboko v této vrstvě, která se skládá téměř z atomového vodíku a hélia.
Zatímco některé z těchto disků jsou ploché, mnoho z nich je ohnuté a zakřivené. Toto je známé jako galaktická osnova. Některé vypadají jako integrální znak používaný v kalkulu nebo v rozloženém písmenu S. Některé jsou ve tvaru U a jiné nemají vůbec žádnou symetrii. Několik věcí může způsobit osnovy. Ve skutečnosti se zdá být pravděpodobné, že musí existovat trvalý proces, neboť modely naznačují, že osnovy by se přirozeně zplošily s časem, kdyby galaxie prostě vznikly tímto způsobem.
V Mléčné dráze je disk plochý vzhledem k rovině galaxie, kde jsme. V jednom směru se křižuje severně od galaktické roviny, zatímco v opačném směru se křižuje dolů, než se na konec opětovně stáčí. V mnoha ohledech to připomíná vlnu.
Vědci z UC Berkeley dokázali popsat warp jako kombinaci tří vibrací na disku. Prvním je klapání na okrajích, kombinované s sinusovou vlnou, jako je kůže bubnu a kmitání ve tvaru sedla. Kombinované, dávají naší galaxii poznámku o oktánech 64 oktáv pod středem C.
Věří, že pravděpodobné vysvětlení je důsledkem magellanských mraků, které plují skrz temnou hmlu kolem Mléčné dráhy. Interakce oblačnosti byla dříve vyloučena, protože si mysleli, že postrádají dostatečnou hmotu, aby způsobily osnovu. Výzkumníci naznačují, že vibrace v halo, jak se jí mraky pohybují, podobně jako při problémech s lodí, mohou rezonovat přes galaxii a způsobit, že se disk rozvine.
3Diffuse mezihvězdné kapely
Od svého objevu v 19. století byla spektroskopie jednou z nejdůležitějších technik v astronomii. Zahrnuje zkoumání vlnové délky radiace z objektů ve vesmíru, aby zjistila, mimo jiné, z čeho jsou vyrobeny.Každý atom a molekula absorbuje různé vlnové délky světla. Zkoumáním vzorků ve světle, které se dostanou k nám, můžeme přijít na to, co prošlo.
V roce 1922 pozorovala astronomka Mary Lea Heger kapely, které neodpovídaly ničemu, o čem jsme se dozvěděli. Vědci uzavřeli, že tyto kapely byly výsledkem něco v mezihvězdném prostoru, ale netušili co.
Stovky pásem byly objeveny v infračerveném, ultrafialovém a viditelném spektru. Příčina těchto difúzních mezihvězdných kapel se stala "klasickým spektroskopickým problémem 20. století". Knihy byly naplněny spekulací, která pokrývala "všechny myslitelné formy hmoty". Největšími kandidáty jsou pravděpodobně velké molekuly na bázi uhlíku a mohou obsahovat stejně jako 10 procent uhlíku v galaxii.
V roce 2011 byly poprvé nalezeny difuzní mezihvězdné pásy ve směru jádra Mléčné dráhy. To nám dává představu: Znamená to, že molekuly mohou zřejmě odolat drsnému prostředí středu naší galaxie. Nové pásma se nacházely dále v infračerveném spektru než kdykoli dříve.
Thomas Geballe, astronom pracující na Havaji, doufá, že nové pozorování mohou přiblížit vědeckou komunitu k odpovědi. Molekuly by mohly ve skutečnosti poskytnout stopu původu života, protože kapely mohou pocházet ze složitých chemikálií, které pomohly osvětlit Zemi.
Hvězdné hvězdy
Většina hvězd obíhá kolem galaktického centra zhruba stejně rychle jako naše slunce, kolem 230 kilometrů za sekundu. Přesto některé hvězdy, kolem jedné miliardy, cestují třikrát rychleji než to. Jsou známé jako hypervelocity hvězdy. První objevili astronomové z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziky v roce 2005, ale od té doby jsme našli desítky.
Zajímavou věcí je, že se pohybují tak rychle, že mohou zcela uniknout z oběžné dráhy galaxie. Záhadná věc o nich je zdrojem této rychlosti.
Jeden z nejrychlejších, jaký kdy byl objeven, HE 0437-5439, má pravdu, že má složitou minulost. Teorie je, že trojčlenný systém prošel středem galaxie, když centrální černá díra vytrhla jednu hvězdu ven. To odhalilo další dva, které se později spojily do super-horkého modrého obra, který vyskočil z Mléčné dráhy na 2,5 milionu kilometrů za hodinu.
Nejbližší hvězdná hypervelocita na Zemi, LAMOST-HVS1, mohla být také vypuštěna interakcí s centrální černou dírou. Ale mohlo to přijít z disku, což naznačuje středovou hmotnost černé díry v naší galaxii. Jsou někde mezi supermasivními černými dírami a hvězdnými hmotami. Pouze jeden byl někdy pozorován a není v naší galaxii.
1Willman 1
V roce 2004 objevil tým astronomů z New Yorské univerzity neobvyklý předmět, když zkoumali data ze Sloan Digital Sky Survey. Hledali na Mléčné dráze slabé společné galaxie, ale to, co našli, se nezachovalo do galaxie. Ve skutečnosti se skupina hvězd nehodila do žádné krabice vůbec.
To bylo nazýváno SDSSJ1049 + 5103, nebo Willman 1 zkrátka. Oběžuje kolem 120 000 světelných let od Mléčné dráhy. Může to být trpasličí galaxie nebo možná globulární cluster, ale existují problémy s oběma teoriemi. Globulární clustery mají tendenci mít několik set tisíc hvězd, zatímco Willman 1 má méně než tisíc. Může to být shluk z menší galaxie, který jeden fyzik popisuje jako "vražednou" do naší galaxie "jako malý roztoč na koni blechy, který se zase zavře na masivního psa."
Je-li to spíše galaxie, než hromada, může to být klíčem k další teorii. Počítačové simulace původu Mléčné dráhy naznačují, že v okolí by měly být stovky menších galaxií, ale pouze 20 bylo nalezeno. Jedním z vysvětlení bylo to, že množství méně než 10 milionů sluncí je příliš málo na to, aby produkovalo mnoho hvězd, takže galaxie jsou neviditelné.
Další pozorování Willmana 1 naznačuje, že jeho hmotnost je jen asi půl milionu sluncí, což je značně pod tímto limitem. Je pravděpodobné, že ve Willmanu 1 může být neznáma tmavá hmota, nebo že se nějaké maso odtrhlo. Každopádně je to hromada hvězd, která v současné době poskytuje mnohem víc otázek než odpovědí.