Galaktické halo & Temná hmota Mléčné dráhy

Když se podíváme na překrásné snímky spirálních galaxií, náš zrak upoutá především zářící plochý disk plný jasných hvězd a zářících mlhovin. Hvězdný disk však tvoří pouhou špičku kosmického ledovce.

Celý disk Mléčné dráhy je totiž ponořen do obrovské, téměř dokonale kulovité obálky – galaktického hala. V tomto obřím prostoru obíhají nejstarší hvězdy naší Galaxie, tajuplné kulové hvězdokupy a především gigantický neviditelný kokon temné hmoty, který drží celou Mléčnou dráhu pohromadě.

Galaktické halo je rozsáhlá sférická komponenta obklopující disk a centrální výduť Mléčné dráhy:

• Hvězdné halo: Obsahuje jen asi 1 % všech hvězd naší Galaxie (zhruba miliardu hvězd). Tyto hvězdy neobíhají spořádaně v jedné rovině jako Slunce, ale pohybují se po náhodně skloněných, vysoce protáhlých eliptických drahách.
• Plynové halo (koróna): Mléčnou dráhu obklopuje obrovský rezervoár řídkého, ionizovaného plynu zahřátého na teplotu přes milion stupňů Celsia. Tento plyn sahá do vzdálenosti stovek tisíc světelných let.
• Halo temné hmoty: Nejhmotnější složka, která sahá do vzdálenosti nejméně jednoho milionu světelných let – tedy téměř do poloviny cesty k sousední galaxii v Andromedě!

Nejnápadnějšími obyvateli galaktického hala jsou kulové hvězdokupy:

• Jsou to kompaktní sférická hejna sdružující stovky tisíc až miliony hvězd natěsnaných do koule o průměru několika desítek až stovek světelných let.
• Kolem Mléčné dráhy dnes známe přibližně 160 kulových hvězdokup (například slavnou M13 v Herkulovi nebo Omega Centauri na jižní obloze).
• Patří k nejstarším objektům ve vesmíru: jejich stáří dosahuje 11,5 až 13,2 miliardy let! Zrodily se v době, kdy se naše Galaxie teprve formovala z prvotních plynných mračen krátce po Velkém třesku.
• Hvězdy v halu patří k tzv. populaci II: jsou extrémně chudé na těžší prvky (kovy), protože vznikly v epoše, kdy vesmír tvořil prakticky jen vodík a helium.

Proč jsme si jisti, že halo Mléčné dráhy skrývá obrovské množství temné hmoty? Důkaz přineslo studium oběžných rychlostí:

1. Podle Keplerových zákonů nebeské mechaniky by hvězdy a plynná mračna na vzdáleném okraji Galaxie měly obíhat pomaleji než hvězdy blízko centra – přesně tak, jako Neptun obíhá kolem Slunce mnohem pomaleji než Merkur.
2. V 70. letech 20. století však americká astronomka Vera Rubinová a její kolegové změřili rychlosti rotace spirálních galaxií a přišli se šokujícím zjištěním: rotační křivka neklesá!
3. Hvězdy na samotném okraji Mléčné dráhy obíhají neuvěřitelnou rychlostí přes 220 kilometrů za sekundu – stejně rychle jako Slunce, ačkoli tam téměř žádné svítící hvězdy nejsou.

Jediným fyzikálním vysvětlením je, že Mléčná dráha je obklopena obrovským množstvím neviditelné hmoty. Tato temná hmota netvoří hvězdy, nepohlcuje ani nevyzařuje světlo, ale projevuje se výhradně svou gravitační silou. Tvoří neuvěřitelných 85 až 90 % celkové hmotnosti naší Galaxie!

Hvězdné halo Mléčné dráhy nevzniklo poklidným usazováním plynu. Naopak – je to kosmické pohřebiště desítek menších trpasličích galaxií, které Mléčná dráha v průběhu své historie pohltila a roztrhala.

Vesmírná observatoř Gaia v roce 2018 učinila epochální objev:

• Velká část hvězd vnitřního hala má totožné chemické složení a pohybuje se po vysoce protáhlých, radiálních drahách.
• Tyto hvězdy jsou pozůstatkem srážky s trpasličí galaxií o hmotnosti miliardy Sluncí, která dostala jméno Gaia-Enceladus (či Gaia-Sausage).
• K této gigantické srážce došlo před 10 miliardami let. Mléčná dráha Encelada zcela pohltila, jeho hvězdy zaplnily halo a energie srážky nafoukla původní tenký disk naší Galaxie do dnešního „tlustého disku“.