Traduje se, že ještě v polovině 19. století se většina vědců tehdy stále mladého oboru geologie shodovala na tom, že Země je stará snad až 200 milionů let! Pro světovou populaci, tehdy stále mnohdy žijící v představě, že Země je stejně stará jako lidstvo - tedy několik tisícovek let - šlo o šokantně vysoké číslo.

Dnes i díky geologickým pozorováním a teoriím víme, že i tehdejší odhady byly nedostatečné. Stáří Země tak narostlo víc než dvacetinásobně na 4,5 miliardy let. Doklady o postupném vývoje a změnách pozemských geologických dob dnes můžeme stopovat v řadě oborů, od evoluce po genetiku. Nyní se zdá, že se podobně detailní chápání blíží i k astronomickému stopování historie vývoje naší galaxie. 

Hvězdné letokruhy

Jak vlastně odhalit minulost galaxie? Klíčem je znalost stáří jednotlivých zformovaných hvězd. Jak víme z hvězdné evoluce, jisté typy vznikají v jistých podmínkách - některé prvky dnešních hvězd musely nejprve vzniknout v erupcích minulých generací. Leccos tak lze zjistit z chemického složení.

Vliv má i přemíra materiálu. Více mezihvězdnéhlo plynu znamená větší hvězdy, ty však mají mnohdy i kratší životnost. Když se to celé dá dohromady a spojí se simulacemi, může vzniknout obraz nejen přítomnosti, ale i pravděpodobné minulosti galaxie alespoň trochu připomínající informace zapsané v letokruzích.

Posledních několik let astronomové získávají jeden z významných komponentů takového galaktického supermodelu - přesné vzdálenosti a trajektorie velkého množství hvězd naší galaxie. Kosmická observatoř Gaia patřící Evropské kosmické agentuře totiž od počátku roku 2014 mapuje kvanta hvězd a měří jejich vzdálenosti způsobem, který dříve nebyl možný. Čím déle Gaia hvězdné proudy pohybující se Mléčnou dráhou sleduje, tím přesnější její měření jsou. Začínají tak přicházet i první práce, které z dat čerpají.

Stále přesnější poznání

Studie španělské astronomky Carme Gallartové a jejího týmu nyní z dat Gaii a dalších modelů vyčetla i pravděpodobnou podobu vzniku Mléčné dráhy jako takové! Astronomové z kanárské observatoře Teide rozdělili data o mracích hvězd sebrané Gaiou podle barvy a zářivosti hvězd, stejně jako podle "geografického" rozložení do galaktického hala (mračna prachu a plynu obklopujícího jádro) a galaktického disku (spirální ramena trčící z hala, v nichž žijeme i my).

Již předchozí studie naznačily, že halo jeví jasné známky složení ze dvou skupin hvězd odlišených rozdílnou barvou. Pohyb jedné části hvězd rozklíčovaný Gaiou naznačuje, že tato skupina hvězd pochází z trpasličí galaxie označované jako Gaia-Enceladus. Druhá a početnější skupina v halu se skládá z odlišného množství kovů, což naznačuje jiný původ.

To, že první skupina hvězd pochází z dávné trpasličí galaxie označené jako Gaia-Enceladus, zatímco druhá vznikla v protogalaxií, kterou lze považovat za embryo Mléčné dráhy, předpokládaly již starší práce. Kdy však na jejich srážku došlo?

Srážka

Španělská studie upřesňuje harmonogram události. Pozorování i modely indikují, že zhruba před 10 miliardami let se dráha Gaia-Enceladus protla s embryem Mléčné dráhy, které bylo již tou dobou zhruba čtyřikrát hmotnější než druhá trpasličí galaxie. V důsledku srážky se část hvězd z Gaia-Enceladus i druhého útvaru dostala na chaotické dráhy.

Výsledkem spojení útvaru bylo nakonec galaktické halo tvořící dnes vnitřní část Mléčné dráhy. Mezihvězdný plyn "rozvířený" touto událostí o čtyři miliardy let později napomohl vzniku další generace hvězd. Jakmile se situace uklidnila, došlo spolu s tím na přirozený vznik galaktických ramen ve dnešním disku. Nezdá se přitom, že by v tom byla Mléčná dráha unikátní. "Všechny kosmologické předpovědi a pozorování vzdálených spirálních galaxií podobných Mléčné dráze naznačují, že tato brutální fáze slučování mezi menšími strukturami byla velmi častá," vysvětluje Matteo Monelli, další spoluautor studie.

Není bez zajímavosti, že nynější studie astronomů z Teide odpovídá i loňskému modelu týmu astronoma Masafumi Noguchi z japonské Univerzity Tohóku. Ten podobně rozdělil události v Mléčné dráze na první generaci hvězd 10 miliard let nazpět (tedy v okamžiku srážky s Gaia-Enceladus), po dalších třech miliardách let však nastalo mrtvolné období, kdy nedocházelo skoro na prakticky žádný vznik nových hvězd. Materiálu v Mléčné dráze bylo příliš málo. Až smrt části staré generace napumpovala vznik další generace - která skrze nový uvolněné interstelární médium napomohla vzniku generace nové, do níž patří i naše Slunce.

Historie Mléčné dráhy je tak hůře čitelná jenom na první pohled. Čím déle bude přitom mise Gaia probíhat, a astronomové budou sbírat i další data o pohybu hvězd, tím přesnější naše modely pravděpodobné minulosti galaxie budou. Je tak možné, že za nějaký čas budou dějiny naší galaxie stejně dobře zmapované jako dějiny naší planety. A spolu s tím může dojít i na raketový nárůst poznání v dalších příbuzných oborech, které si dnes umíme jenom sotva představit. 

Studie byla publikována v Nature Astronomy.