Sciencemag.cz
Related Articles
Většina hvězd v Mléčné dráze se nachází v jedné rovině. Prostor kolem naší Galaxie je však mnohem chaotičtější. Kolem Mléčné dráhy se mj. volně pohybující pásy hvězd, „hvězdné proudy“.
Astronomové přitom již dlouho zkoumají možnost, že hvězdné proudy by mohly nepřímo odhalit přítomnost temné hmoty. Nová studie University of Washington však nyní přední teorii spojující temnou hmotu a hvězdné proudy zpochybňuje.
Hvězdný proud vzniká, když skupina hvězd narazí do galaxie (respektive i Galaxie) a je zachycena její gravitací. Jak hvězdy obíhají kolem galaxie, její gravitace roztahuje shluk do dlouhého, tenkého vlákna hvězd. Většina galaxií hostí hvězdné proudy, ačkoli ty v Mléčné dráze jsou pro astronomy nejviditelnější.
V naší galaxii je většina hvězdných proudů, které můžeme vidět, nepravidelná – mezery a zlomy přerušují jinak rovnoměrný pruh hvězd. Mnozí astronomové se domnívají, že tyto nepravidelnosti by mohly signalizovat gravitační působení malých shluků temné hmoty („subhalo“). Pokud jsou skutečně po celé Galaxii rozesety podobné shluky, mohlo by nám studium odchylek v hvězdných proudech poskytnout informace o složení temné hmoty.
Cílem nové studie bylo pochopit, jakou roli při utváření hvězdných proudů hraje hostitelská galaxie – nikoli shluky temné hmoty v ní. Astronomové simulovali čtyři galaxie o velikosti Mléčné dráhy bez jakýchkoli shluků temné hmoty a poté do nich vložili přibližně 15 000 hvězdných proudů. Po pěti miliardách simulovaných let tým zaznamenal nepravidelnosti téměř v každém hvězdném proudu.
„V našich simulacích způsobovaly samotné hostitelské galaxie stejný druh nepravidelností, jaký pozorujeme ve skutečných hvězdných proudech,“ uvedl hlavní autor studie Arpit Arora z University of Washington. „Nyní, když dokážeme předpovědět, jak se hostitelská galaxie chová sama o sobě, můžeme zkusit začít izolovat účinky, za které by mohla být zodpovědná temná hmota.“
Příčinou zjištěných nepravidelností byla samotná struktura galaxií. V každé simulované galaxii byly hvězdy rozloženy po disku poněkud nerovnoměrně, čímž vznikaly oblasti s větší a menší hustotou, které napodobovaly složení skutečné galaxie, jako je ta naše. Jak simulované proudy hvězd procházely hustšími oblastmi vesmíru, byly ohýbány a trhány nerovným gravitačním terénem.
A. Arora očekával, že hostitelské galaxie vnesou do proudů určité nepravidelnosti, ale jejich obrovský počet ho zaskočil. „Zjistili jsme, že téměř všechny proudy vykazovaly nějakou strukturální variabilitu,“ řekl Arora. „Takže představa, že proudy jsou přirozeně tenké a hladké, nebyla nutně pravdivá.“
Simulace vygenerovala vlnění, zlomy, výběžky, větvení, mezery a shluky; některé proudy byly zcela roztrhány gravitační pěnou svých hostitelských galaxií. Proudy obíhající blíže k galaktickému jádru byly častěji vrženy do hustých, shlukovitých oblastí vesmíru, kde nabývaly více nepravidelností. Z 15 000 proudů rozptýlených po čtyřech hostitelských galaxiích zůstalo po pěti miliardách let dokonale hladkých pouze 70.
„Bohužel neexistuje žádná kouzelná hůlka, která by odhalila strukturu temné hmoty,“ řekl spoluautor studie James Davenport. „Proudy jsou komplexní systémy, ale stále představují nejzajímavější způsob, jak studovat temnou hmotu v našem bezprostředním okolí.“
Arpit Arora et al, No Stream Left Unscathed: The Imprint of a Host Galaxy, The Astrophysical Journal (2026). DOI: 10.3847/1538-4357/ae89af
Zdroj: University of Washington / Phys.org, přeloženo / zkráceno
