Naše galaxie již možná jednou 'zemřela', nyní žije druhý život

- Nedd autor: Ladislav Loukota

Při pohledu ze Země může vesmír působit jako nehybný černý monolit, opak je však pravdou. Například rozsáhlé oblasti naši galaxie se vyznačují dvěma hlavními hvězdnými populacemi. První skupina hvězd je bohatá na prvky, jako je kyslík, hořčík, křemík, síra, vápník a titan. Skupině druhé se těchto prvků dostává povážlivě méně, zato jsou však tyto hvězdy bohatší na železo. Rozdělení obou skupin naznačuje, že obě vznikly v radikálně odlišném kontextu v rámci celé galaxie. Doposud se přesně nevědělo, co by mohlo být jeho příčinou. Objevují se však indicie, že odpověď by mohla tkvět v sáhodlouhém období galaktické 'smrti' a proudění mezihvězdného plynu.

Mléčná dráha

Mléčná dráha,zdroj: NASA

Astronom Masafumi Noguchi z japonské Univerzity Tohóku vyšel ve snaze objasnit původ obou typů hvězd ze starší hypotézy zkoumající právě chování plynu uvnitř větších galaxií. Máme tendenci vnímat události na galaktické škále jako ve zpomaleném filmu, či možná dokonce rovnou statické. Pokud však pohled na kosmické jevy zrychlíme na úseky delší, než je délka lidského života, plyn a hmota v galaxii začnou být živější než mýdlová pěna rotující ve vaně.

Tento tzv. model chladného proudění přišel s tím, že uvnitř obřích galaxií vznikají hvězdy v důsledku výměny plynů ve dvou fázích - jak vlivem různého zastoupení prvků (o tom se vědělo už dříve), tak i kvůli odlišnému typu proudění.

Miliardová pauza

Když byl vesmír ještě mladý, velká část dnešních prvků ještě neexistovala a zformovala se až v rámci kosmických procesů z prvků dřívějších – mezi tyto procesy patřily zejména supernovy prvních hvězd. Aby však tyto první hvězdy vznikly, galaxie musely v rámci svého formování "nasávat" mezigalaktický plyn.

Jeho zhušťování vedlo k formaci pozdějších hvězd, které po pár milionech let bujaré existence odešly formou supernov Typu II, jež krom tvorby nových prvků vytvořily v rámci galaxie proud nový, vedoucí k formování další hvězdné generace. Tato druhá generace je rovněž tou, která má vyšší podíl kyslíku, hořčíku a dalších prvků ze supernov Typu II.

Jenže nové proudění dané prvními supernovami nakonec zastavilo i přísun plynu z mezigalaktického prostředí – vznik dalších nových hvězd se tak po druhé generaci zastavil. Až o miliardy let později, když došlo na novou baterii supernov "pomalejších" hvězd z první generace, se mohlo podařit proces vzniku třetí generace znovu nastartovat.

Tato druhá baterie supernov, patřící mezi Typ Ia, dala novým rozprouděním galaktického média vzniknout hvězdám s velkým podílem železa. Mezi oběma pozdějšími fázemi formování hvězd však proběhla mrtvolná, miliardu let trvající etapa. 

Galaktický tep

Ačkoliv byl tento model původně navržen pro daleko větší galaxie, Noguchi jeho předpoklady vzal a aplikoval jej na simulaci vývoje historie naší galaxie od doby 10 miliard let nazpět po současnost. Ukázalo se, že simulace perfektně sedí na dnešní pozorování dvou různých tříd hvězd uvnitř naší galaxie.

Po první éře hvězd a supernov, která trvala tři miliardy let, následovalo mrtvolné období, kdy se formace hvězd prakticky zastavila. Chyběly totiž jak prvky zvenku galaxie, tak i z proudů prvních supernov. "Když se před sedmi miliardami lety objevily šokové vlny a zahřály plyn na vysoké teploty, do galaxie přestal proudit další plyn a došlo na zastavení vzniku hvězd," stojí v ve studii.

Nastartovat umírající galaxii se podařilo až o dvě miliardy let později s explozemi supernov typu Ia. To bylo před pěti miliardami let – naše Slunce vzniklo před 4,6 miliardy let. I my sami jsme tak dílem produktem tohoto galaktického znovuzrození. Přesnější připodobnění než ke "smrti" by však bylo přirovnání pauzy spíše k srdečnímu tepu – nástup třetí generace hvězd byl totiž zaručen již v době generaci první.

Jak již zaznělo, již dlouho se ví o tom, jak si navazující hvězdné generace předávají pochodeň ve formě nových prvků vzniknuvších při smrti generace staré. Díky této syntéze existujeme i my – bez uhlíku z nitra supernov bychom jako uhlíkové formy života nemohli existovat.

Ani model chladného proudění není zase takovou novinkou – Noguchiho práce je však obohacující díky tomu, že se jí daří předkládat argumenty pro aplikaci výrazného vlivu proudů i na menší galaxie včetně té naší. Navíc přišla s novinkou, totiž oním obdobím galaktického dřímání. Rovněž pozorování galaxie Andromeda, která je zhruba ve stejné váhové kategorii jako Mléčná dráha, ukazují dva odlišné typy hvězd. Zdá se tak, že předpoklady určité galaktické pauzy ve vývoji platí skutečně všeobecně. 

Pokud Noguchiho model obstojí u kritiky, bude nejspíše potřeba podle něj revidovat předpoklady nejen o evoluci velkých galaxií, ale i o evoluci galaxií střední váhy. Dlouhá období klidu mohou totiž ve vesmíru být normou, a to by mohlo ovlivnit například i možná okna pro rozvoj mimozemského života či civilizací, stejně jako přinést odhady vývoje vesmíru v budoucnosti.

Práce byla publikována v Nature.

Tagy: Vesmír Mléčná dráha věda a poznání