Obří vodíková bublina nad galaktickou rovinou

Ivan Havlíček, 13. února 2006

Astronomové Yurii Pidopryhora, Jay Lockman a Joseph Shields z observatoře NRAONRAO – National Radio Astronomy Observatory, staví a spravuje největší radioteleskopy současnosti. Pod správu NRAO patří radioteleskop v Green Bank, sítě VLA a VLBA a spolu s Evropskou jižní observatoří staví radioteleskopickou síť ALMA. a z univerzity v Ohiu ohlásili na setkání Americké astronomické společnosti ve Washingtonu, DC. v lednu 2006 objev obří oblasti vodíku plovoucí cca 10 000 l.y. nad rovinou Galaxie. Obří vodíková bublina má hmotnost odpovídající milionu Sluncí a do svého místa byla pravděpodobně vytlačena explozemi supernov a intenzivním hvězdným větrem mladých hvězd nám neviditelné obří hvězdokupy ve spirálním rameni Galaxie.

Galaxie – kompaktní seskupení hvězd, mezihvězdné látky a temné hmoty. Galaxie se liší svou strukturou (spirální, eliptické, nepravidelné...), vyzařovaným výkonem (neaktivní, aktivní, rádiové, Seyfertovy...) a zejména svojí hmotností. Hmotnost je udávána v miliardách až stovkách miliard hmotností Slunce. Galaxie jsou obvykle součástmi vyšších celků jako jsou kupy, nadkupy, vlákna a stěny.

Trpasličí galaxie – objekt sestávající z hvězd a mezihvězdné látky. Jsou v něm zastoupeny hvězdy ve všech fázích hvězdného vývoje, tedy objekty nejrůznějšího stáří. Dnes známé trpasličí galaxie jsou gravitačně vázány na velké spirální galaxie a jejich hmotnost dosahuje zpravidla maximálně setiny hmotnosti mateřské galaxie.

LMC – Large Magellanic Cloud, Velké Magellanovo mračno. Trpasličí souputník naší Galaxie ve vzdálenosti 180 000 l.y. Jde o nádherný objekt viditelný spolu s Malým Magellanovým mračnem na jižní obloze.

Slapové chvosty – oblasti mezihvězdné látky vytrhávané z hvězdných struktur při prolínání (srážkách) galaxií. Následně zde dochází k bouřlivému vzniku nových hvězd. Slapové chvosty sestávají oproti původním galaxiím z mnohem řidšího materiálu, zejména z plynu a jsou výrazněji pozorovatelné v radiovém oboru spektra.

GBT – Green Bank Telescope, radioteleskop Roberta C. Byrda v Green Bank v Západní Virginii (79° 50′ 23,42″ západní délky, 38° 25′ 59,26″ severní šířky). Průměr antény je dle použitého radiového okna 100÷110 m. Radioteleskop je největším pohyblivým zařízením tohoto druhu na světě. Lze tak snímat celou oblohu od výšky 5° nad obzorem. Na rozdíl od většiny klasických antén je jeho talíř asymetrickým výřezem z paraboloidu o průměru 208 m a optická osa prochází 4 m od okraje antény.

VLA – Very Large Array, síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y umístěná v Socorru v Novém Mexiku. Průměr jedné antény je 25 metrů, hmotnost 230 tun. Elektronicky zpracovaná data poskytují rozlišení odpovídající základně 36 kilometrů a citlivost odpovídající jednomu dalekohledu o průměru 130 metrů. Síť provozuje National Radio Astronomy Observatory (NRAO) od roku 1980.

Superbublina v Galaxii

Vodíková superbublina nad rovinou Galaxie. Poloha sluneční soustavy je
označena bílým bodem. Umělecká vize: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.

Energie, kterou vodíková superbublina spotřebovala na opuštění spirálního ramene, aby dosáhla dnešní polohy, odpovídá řádově stu explozím supernov. Vodíková superbublina byla objevena složením velkého množství malých radiových snímků pořízených radioteleskopem GBTGBT – Green Bank Telescope, radioteleskop Roberta C. Byrda v Green Bank v Západní Virginii (79° 50′ 23,42″ západní délky, 38° 25′ 59,26″ severní šířky). Průměr antény je dle použitého radiového okna 100÷110 m. Radioteleskop je největším pohyblivým zařízením tohoto druhu na světě. Lze tak snímat celou oblohu od výšky 5° nad obzorem. Na rozdíl od většiny klasických antén je jeho talíř asymetrickým výřezem z paraboloidu o průměru 208 m a optická osa prochází 4 m od okraje antény..

GBT

Stometrový radioteleskop v Green Bank. Zdroj: GBT Homepage

Superbublina je od sluneční soustavy vzdálena 23 000 l.y. Galaxie je tradičně popisována jako velmi tenký disk o průměru 100 000 l.y., ve kterém je většina svítící hmoty uspořádána do spirálních ramen. Oblasti mezihvězdné látky, v níž největší část tvoří vodíkový plyn, byly mnohokrát pozorovány i mimo spirální ramena. Nově objevená obří bublina je však extrémně velká a výrazně mimo galaktickou rovinu. Mechanizmus, kterým se do své nynější polohy vodíkový oblak dostal, musel být také velmi mohutný. Takovým dějem schopným vytrhnout množství plynu v tomto měřítku může být prolínání obřích hvězdných struktur, které pak za sebou zanechávají stopu mezihvězdné látky. Jsou známy slapové chvostySlapové chvosty – oblasti mezihvězdné látky vytrhávané z hvězdných struktur při prolínání (srážkách) galaxií. Následně zde dochází k bouřlivému vzniku nových hvězd. Slapové chvosty sestávají oproti původním galaxiím z mnohem řidšího materiálu, zejména z plynu a jsou výrazněji pozorovatelné v radiovém oboru spektra. táhnoucí se po oběžných drahách trpasličích galaxií. Také jsou u jiných galaxií v radiovém oboru pozorována oblaka mezihvězdného plynu jako důsledek prolínání galaktických struktur v minulosti.

NGC 2782

Optický obraz NGC 2782 s vyznačením míst vzniku mladých hvězd ve dvou slapových chvostechSlapové chvosty – oblasti mezihvězdné látky vytrhávané z hvězdných struktur při prolínání (srážkách) galaxií. Následně zde dochází k bouřlivému vzniku nových hvězd. Slapové chvosty sestávají oproti původním galaxiím z mnohem řidšího materiálu, zejména z plynu a jsou výrazněji pozorovatelné v radiovém oboru spektra.. V obou chvostech lze nalézt stejně mladé hvězdokupy. NGC 2782 je vzdálena 111 milionů l.y. v souhvězdí Rysa. Dvě galaxie srovnatelných hmotností se prolnuly před cca 200 miliony let. Zdroj: Space and Earth Science 2006

Superbublina však sestává pouze z plynu. Nebyly v ní prozatím nalezeny hvězdy či jiná hustší mezihvězdná látka. Vyloučení vodíku mimo galaktickou rovinu tady muselo být způsobeno jinak. Jedním z nabízejících se mechanizmů by mohlo být odtlačování plynu hvězdným větrem podobně jako to můžeme pozorovat u komplexu N44 v LMCLMC – Large Magellanic Cloud, Velké Magellanovo mračno. Trpasličí souputník naší Galaxie ve vzdálenosti 180 000 l.y. Jde o nádherný objekt viditelný spolu s Malým Magellanovým mračnem na jižní obloze..

N44

Komplex N44 – vnitřní bublina velikosti 325×250 l.y. Jde o část LMCLMC – Large Magellanic Cloud, Velké Magellanovo mračno. Trpasličí souputník naší Galaxie ve vzdálenosti 180 000 l.y. Jde o nádherný objekt viditelný spolu s Malým Magellanovým mračnem na jižní obloze. vzdálenou 150 000 l.y. Bublinu vytvořila skupina obřích hvězd, které odtlačily okolní mezihvězdnou látku svým hvězdným větrem. Bublina byla vytvořena během cca 10 milionů let. Jde o jediný objekt tohoto druhu, u kterého lze přímo pozorovat jeho vývoj. Objekt je zobrazen ve falešných barvách vyjadřujících koncentraci (tlak) mezihvězdné látky. Zejména zde jde o ionizovaný vodík, méně je zastoupen kyslík a síra. Obraz byl vytvořen na základě dat ze spektrografu GMOSGMOS – Gemini Multi-Object Spectrograph, spektrograf na observatořích Gemini-N a Gemini-S. na jižní observatoři GeminiGemini – dvě observatoře se zrcadly o průměru 8,1 m. Na severní polokouli je Gemini-N (Mauna Kea, Havaj, 4 100 m) a na jižní polokouli Gemini-S (Cerro Pachón, Chille, 2 737 m). Oba dalekohledy byly uvedeny do provozu v roce 2000 a využívají tak jako všechny současné velké dalekohledy systém adaptivní optiky. na Cerro Pachón v Chile. Zdroj: Space and Earth Science 2006

Doba vzniku nově nalezené vodíkové superbubliny se odhaduje mezi 10÷30 milionů let. Jde tedy o velmi mladý útvar. Studováním této oblasti lze výrazně upřesnit mechanizmy vývoje naší Galaxie a podobných obřích spirálních struktur. Většina našeho světa má počátek ve hvězdách. Všechny prvky těžší než helium byly vytvořeny uvnitř hvězd a do mezihvězdného prostředí byly rozprášeny při explozích v závěru hvězdného vývoje. Pokud lze v Galaxii nalézt tak obří vodíkový útvar mimo galaktickou rovinu, který tam vymetly exploze supernov, je zřejmé, že k mísení mezihvězdné látky dochází v Galaxii ve škále mnohem větších měřítek, než se dosud předpokládalo. Například celá sluneční soustava nemusela vzniknout jen z látky vytvořené při explozích místních supernov, ale její stavební materiál mohl být vytvořen v nejrůznějších částech Galaxie. Objevení obří vodíkové superbubliny je potvrzením, že Galaxie je neustále se vyvíjející velmi dynamickou strukturou.

M81

Slapové chvostySlapové chvosty – oblasti mezihvězdné látky vytrhávané z hvězdných struktur při prolínání (srážkách) galaxií. Následně zde dochází k bouřlivému vzniku nových hvězd. Slapové chvosty sestávají oproti původním galaxiím z mnohem řidšího materiálu, zejména z plynu a jsou výrazněji pozorovatelné v radiovém oboru spektra. v komplexu M81. Levý obrázek ukazuje rozložení hvězd a materiálu svítícího ve viditelném světle, pravý je rádiovým záznamem na vlně 21 cm. Zde je zřetelné rozložení H I oblastí propojujících ve velkém měřítku hustou mezihvězdnou hmotu jednotlivých galaxií. Zdroj SDSSSDSS – Sloan Digital Sky Survey, ambiciózní projekt přehlídky oblohy podporovaný nadací Alfreda Pritcharda Sloana, která byla založena v roce 1934. Alfred P. Sloan (1875-1976) byl americký obchodník a výkonný ředitel společnosti General Motors po více jak dvacet let. Sloanova nadace podporuje také vědu a školství. Projekt katalogizuje všechny galaxie s mezní jasností do 23. magnitudy na čtvrtině severní oblohy. Přehlídka zahrnuje asi 500 miliónů galaxií a ještě více hvězd. U každé galaxie je určena pozice, jasnost a barva. Pro asi milión galaxií a 100 000 kvazarů budou pořízena spektra. Stanice SDSS je postavena v Novém Mexiku v Sacramento Mountains na observatoři Apache Point. Hlavním přístrojem projektu SDSS je dalekohled o průměru primárního zrcadla 2,5 m. a VLAVLA – Very Large Array, síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y umístěná v Socorru v Novém Mexiku. Průměr jedné antény je 25 metrů, hmotnost 230 tun. Elektronicky zpracovaná data poskytují rozlišení odpovídající základně 36 kilometrů a citlivost odpovídající jednomu dalekohledu o průměru 130 metrů. Síť provozuje National Radio Astronomy Observatory (NRAO) od roku 1980..

Bonus: Klip „Horký plyn uvolňující se z galaxie C153“

Galaxie C153 je členem kupy Abell 2125Abell 2125 – kupa galaxií v souhvězdí Malé medvědice. Vzdálenost se odhaduje na 3 miliardy l.y. ve vzdálenosti třech miliard světelných roků (z = 0,25), jde o galaxii typu SO s diskem a výrazným jádrem, které ale chybí struktura spirálních ramen. Galaxie prolétá rychlostí 2 000 km·s⁻¹ jádrem kupy. Interakcí s horkým mezigalaktickým plynem zde dochází k uvolňování galaktického vodíku a tvorbě nových hvězd. Mezigalaktický plyn má podle měření observatoře Chandra teplotu 20 milionů kelvinů a je ohříván zářením z akrečních disků černých děr v jádře kupy. Pozorovaný vodíkový chvost galaxie C153 je dlouhý 200 000 l.y. a 90 % světla, které z C153 přichází, je světlem modrých hvězd se stářím kolem 100 milionů let. Animace byla vytvořena na základě dat z observatoří ChandraChandra – družicová observatoř NASA v rentgenovém oboru vypuštěná v roce 1999. Na palubě observatoře je rentgenový dalekohled o průměru 1,2 m a ohniskové délce 10,05 m, tvořený čtyřmi soubory souosých paraboloidněhyperboloidních zrcadel o délce 0,85 m, se zorným polem o průměru 1,0° a s rozlišením 0,5″., Gemini-NGemini – dvě observatoře se zrcadly o průměru 8,1 m. Na severní polokouli je Gemini-N (Mauna Kea, Havaj, 4 100 m) a na jižní polokouli Gemini-S (Cerro Pachón, Chille, 2 737 m). Oba dalekohledy byly uvedeny do provozu v roce 2000 a využívají tak jako všechny současné velké dalekohledy systém adaptivní optiky. (GMOSGMOS – Gemini Multi-Object Spectrograph, spektrograf na observatořích Gemini-N a Gemini-S.), VLAVLA – Very Large Array, síť 27 radioteleskopů poskládaných do tvaru písmene Y umístěná v Socorru v Novém Mexiku. Průměr jedné antény je 25 metrů, hmotnost 230 tun. Elektronicky zpracovaná data poskytují rozlišení odpovídající základně 36 kilometrů a citlivost odpovídající jednomu dalekohledu o průměru 130 metrů. Síť provozuje National Radio Astronomy Observatory (NRAO) od roku 1980., HSTHST (Hubble Space Telescope) – Hubbleův vesmírný dalekohled. Největší dalekohled na oběžné dráze kolem Země, kde byl umístěn ve výšce 614 km v roce 1990. Průměr primárního zrcadla je 2,4 m. Z hlediska kosmologie je zajímavý HST Key Project (klíčový projekt HST), který v roce 1999 posloužil k prvnímu přesnému určení Hubblovy konstanty. V lednu 2004 NASA zrušila servisní mise k tomuto unikátnímu přístroji. (WFPC2WFPC2 – Wide Field Planetary Camera 2, širokoúhlá planetární kamera s rozlišovací schopností 0,05″, jeden z přístrojů na HST.), ROSATROSAT – ROentgen SATellite. Německá rentgenová družice vypuštěná NASA v roce 1990. Hlavním přístrojem byl čtyřvrstvý zrcadový dalekohled o průměru 83 cm a ohniskovou vzdáleností 240 cm. Přístroj byl schopen pracovat v energetickém oboru (0,1÷2) keV s úhlovým rozlišením až 40′. Družice pracovala do roku 1999. a KPNOKPNO – Kitt Peak National Observatory. Observatoř byla založena v roce 1958, leží 90 km jihozápadně od Tusconu. Observatoři patří tři velké dalekohledy a hostí 19 dalších dalekohledů a dva radioteleskopy různých organizací. (4 m a 2,1 m) získaných od roku 1994 do roku 2004. Zdroj: Archiv HST, 2004

Odkazy

NRAO Press Release: Huge "Superbubble" of Gas Blowing Out of Milky Way, leden 2006

Physorg Space and Earth science: Tidal Tales of Minor Mergers: Young Stars Where They Shouldn't Be; leden 2006

Physorg Space and Earth science: Looking Down The Mouth Of An Interstellar Cavern, leden 2006

William C. Keel : Stripping of Gas from the Galaxy C153 in Abell 2125 - images and information; University of Alabama

Robert C. Byrd Green Bank Telescope homepage