V hranicích Mléčné dráhy bylo objeveno nebývalé množství superrychlých hvězd. Odkud se vzaly a co bude dál?

Vědci objevili skoro šest set hvězd, které letí velmi rychle po oběžných dráhách – rychleji než 445 kilometrů za sekundu. Ty nejrychlejší se pravděpodobně neudrží v hranicích Mléčné dráhy a stanou se mimogalaktickými objekty.

Zatím není známo, co je příčinou takových rychlostí, existuje ale naděje na to, že tento objev astronomům pomůže prozkoumat střed naší galaxie a její neviditelnou část – halo temné hmoty.

Druhá galaktická

V roce 1988 americký astrofyzik Jack Hills, který zkoumal Oortův oblak, vyslovil předpoklad, že jestliže se přiblíží těsný pár hvězd k supermasivní černé díře, rozpadne se velmi neobvyklým způsobem: jednu hvězdu díra přitáhne a druhou odhodí tak obrovskou rychlostí, že se neudrží v galaxii a časem ji opustí.

Objev superrychlých hvězd by mohl být důkazem toho, že se v centru Mléčné dráhy nachází supermasivní černá díra, k tomu ale měli vědci ještě daleko a na Hillsovu práci zapomněli.

Po téměř dvou desetiletích začal mladý doktor věd z Harvardu Warren Brown zkoumat pohyby umírajících modrých hvězd na okrajích Mléční dráhy. V roce 2005 mezi nimi objevil mladšího giganta ve vzdálenosti 71 kiloparseků od centra galaxie. Hvězda (SDSS J090745.0+024507) letěla v poměru k němu rychlostí 709 kilometrů za sekundu.

Byla v té době nejrychlejší na okraji naší galaxie. Podle trajektorie a rychlosti vědci vypočítali, že přibližně před 80 miliony let odletěla z centra Mléčné dráhy. Tento jev mohl být nejlépe vysvětlen Hillsovým mechanismem.

V současné době je potvrzena existence 17 superrychlých hvězd, z nichž většinu objevil Brown. Podle výpočtů je v naší galaxii asi jeden tisíc podobných objektů.

Rekord rychlosti

Jednou z nejrychleji utíkajících hvězd je US 708 v souhvězdí Velké medvědice. Byla objevena v roce 1982 a pak znovu v roce 2005. Po dlouhou dobu se předpokládalo, že ji stejně jako jiné objekty tohoto typu vyhodila supermasivní černá díra z centra galaxie. V roce 2015 však vědci z Evropské jižní observatoře zjistili, že všechno bylo jinak.

Za použití archivních údajů přehledu Pan-STARRS upřesnili rychlost – 1,2 tisíce kilometrů za sekundu. Soudě podle trajektorie nebyla vyhozena v centru a možná ho vůbec neproletěla. Vědci předpokládali, že US 708 měla společníka – kompaktního bílého trpaslíka. Evoluce tohoto systému vedla k tomu, že obě hvězdy splynuly a explodovaly. V důsledku toho US 708 (jádro zbylé po původní hvězdě) dostala obrovské zrychlení a odletěla do hala.

V roce 2019 rekord US 708 překonala hvězda S5-HSV1 v souhvězdí Jeřába. Objekt byl objeven pomocí Anglo-australského teleskopu. Její rychlost činí 1,7 tisíce kilometrů za sekundu. V současné době je to jediná s velkou pravděpodobností dokázaná superrychlá hvězda, která přiletěla z centra Mléčné dráhy.

A to ještě není všechno. Alexandr Tutukov z Astronomického ústavu Ruské akademie věd vyslovil předpoklad, že se mohou hvězdy přiblížit rychlosti světla – rozvíjet například její jednu desetinu. K tomu potřebují ještě supermasivnější černou díru vzniklou v důsledku splynutí s jádrem jiné galaxie. V Mléčné dráze hvězda s relativistickou rychlostí vzniknout nemůže, protože máme jednotlivou supermasivní černou díru. Když bude někdy podobný objekt objeven, bude to znamenat, že přiletěl z jiné galaxie.

Přes temné halo

V současné době se objevují superrychlé hvězdy v halu – za hranicemi viditelné části galaxie. Na rozdíl od typického „obyvatelstva“ periférie, které se skládá z červených utuchajících starých hvězd, jsou mladí horcí modří obři. Podobné hvězdy se rodí v centru Mléčné dráhy, kde probíhá aktivní tvorba hvězd. Silné gravitační pole supermasivní černé díry je ale odtrhuje od společníků a rozjíždí na rychlost útěku z galaxie. Jsou velmi jasné, a proto se dají snadno objevit.

Na existenci hala vědce přivedla anomálie rychlosti otáčení vnějších oblastí galaxie. Nedala by se vysvětlit, kdyby tam byly jenom hvězdy. Je k tomu nutná velká dodatečná hmota. Říká se jí temná hmota, protože ji nemůžeme přímo zaznamenat.

Není známo, jaký tvar má halo – sférický nebo plochý, trajektorie superrychlých hvězd však pomohou na tuto otázku odpovědět. Když tyto údaje rozebíral profesor Avi Loeb z Harvardu a jeho kolegové, odhadli hmotnost Mléčné dráhy i s temnou hmotou na 1,2 až 1,9 bilionů hmotností Slunce.