Náš kosmický domov tvoří Mléčná dráha - spirální galaxie o průměru sto tisíc světelných let. Vedle našeho Slunce v ní krouží stamiliardy dalších hvězd.
Poblíž galaktického středu jich najdeme mnohem víc než v sousedství sluneční soustavy. Pokud si představíme krychli o hraně jednoho parseku (zhruba tří světelných let) kolem Slunce, žádné další hvězdy v ní nenajdeme. Když stejnou krychli vytyčíme v jádru Galaxie, bude obsahovat celý milion hvězd - tzv. centrální hvězdokupu. To samo o sobě není zas tolik překvapivé - v centru Mléčné dráhy trůní obří černá díra o hmotnosti tří milionů Sluncí. Je tedy logické, že si hvězdy přitáhla do své blízkosti.
Přesto některé z nich představují pro astrofyziky velkou záhadu: pozorování z posledních let totiž naznačují, že zhruba stovka z nich je velice mladých: existují pouhých šest až sedm milionů let, zatímco stáří celé Galaxie přesahuje deset miliard let.
Problém je v tom, že by v těchto místech hvězdy vůbec neměly vznikat. Obecně mají vědci za to, že se tvoří smršťováním plynného oblaku, který se vlastní gravitací zmenšuje. Výsledkem je tzv. protohvězda, která se dál stlačuje, až se v ní zažehne termonukleární reakce a hvězda začne svítit. Jenže v blízkosti středu Galaxie se takový plynný oblak nikdy nemůže dostatečně zahustit - gravitační síla černé díry by ho rozmetala.
Málo času na stěhování Přesto mají vědci teoretický model, jak tyto hvězdy mohly vzniknout. „Vše nasvědčuje tomu, že většina jich rotuje kolem černé díry v relativně tenkém disku. O jeho existenci víme zhruba deset let,“ říká Ladislav Šubr z Astronomického ústavu MFF UK.
Proto se někteří odborníci domnívají, že tyto hvězdy vznikly z masivního plynného disku, který původně kroužil kolem černé díry a postupně se vlastní gravitací shlukl do hvězd.
Nabízejí se ale i jiná vysvětlení. Jedno z nich předpokládá, že tyto mladé hvězdy vznikly jinde a do středu Galaxie postupně migrovaly. Podle Ladislava Šubra ale tento model není příliš pravděpodobný. Hvězdy v galaktickém jádru se sice pohybují poměrně rychle (v řádu stovek až tisíců kilometrů za sekundu), ale pokud by hvězda touto rychlostí letěla k černé díře, jen by kolem ní rychle proletěla a zase se vzdálila.
„Důležité je, aby při průletu ztrácela energii. K tomu dochází na dlouhých časových škálách a je potřeba mnoha průletů,“ vysvětluje český odborník. Teoreticky připadá v úvahu, že by hvězdy neputovaly ke středu Galaxie samy, ale v rámci celé hvězdokupy. Ta by coby hmotnější objekt ztrácela energii rychleji a měla by větší naději dostat se k centru Mléčné dráhy rychleji - během několika milionů let.
„V takovém případě by ale hvězdokupa začala ztrácet hvězdy už dřív. Pozorování přitom nasvědčují tomu, že ve větší vzdálenosti od centra Mléčné dráhy hvězdy tohoto typu nejsou,“ upozorňuje Ladislav Šubr.
Další možností je, že tyto hvězdy nejsou tak mladé, jak předstírají. „Stáří odvozujeme od jejich hmotnosti - jde totiž o těžké hvězdy, které mají krátkou životnost. Jestli máme věřit dosavadním měřením, jde opravdu o klasické těžké hvězdy staré maximálně sedm milionů let. Pokud by to mělo být jinak, museli bychom přehodnotit naše současné znalosti o vzniku a vývoji hvězd,“ podotýká český odborník.
Mladé nezbednice Většina vědců se proto dnes přiklání k první možnosti - tedy že mladé hvězdy kolem černé díry vznikly shlukováním plynného disku. Tím ale záhady zdaleka nekončí: tento model totiž nevysvětluje existenci několika desítek mladých hvězd, které se nacházejí mimo zmíněný disk.
Svoji vlastní teorii, jak mohly tyto vesmírné „nezbednice“ vzniknout, zveřejnil nedávno Ladislav Šubr na astrofyzikální konferenci v německém Bad Honnef. „Moje vysvětlení je vcelku jednoduché -na hvězdy působí gravitace masivního molekulárního prstence, který se nachází ve větší vzdálenosti od černé díry. Podle mého modelu má vliv na orientaci drah některých hvězd, takže byly jeho působením vytrženy z původního disku,“ popisuje autor svůj model.
O existenci tohoto prstence vědí odborníci už zhruba dvacet let. Tvoří ho molekuly plynu a prachu. Vysvětlení českého odborníka zní celkem logicky, nabízí se proto otázka, proč s touto teorií někdo nepřišel už dřív. „Může to být tím, že se astrofyzikové ve svých modelech často zaměřují jen na detaily, které zkoumají, a nevidí věci v širších souvislostech,“ poznamenává Ladislav Šubr.
Dalekohledy rozhodnou Teorii o vlivu molekulárního prstence musí v následujících letech potvrdit, nebo vyvrátit astronomická pozorování pohybu hvězd a jejich zrychlení, která pomohou určit parametry jejich drah. Model českého vědce předpovídá, že se mladé hvězdy nepohybují náhodně - jejich dráhy by měly být téměř kolmé vůči rovině plynného prstence. „Pokud se to prokáže, nebude to sice přímo potvrzení mé teorie, ale zvýší se její pravděpodobnost,“ říká Ladislav Šubr.
Na konferenci se český expert setkal převážně s kladným ohlasem, zároveň ale uznává, že je nyní zapotřebí, aby článek s jeho modelem vyšel v oponovaném časopise. Tím se o něm dozví širší vědecká komunita a může se jím začít zabývat. Článek je už připraven k odeslání do prestižního astrofyzikálního časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
„Já jsem jen teoretik a nemám přístup k hrubým datům z dalekohledů. Je možné, že v nich pozorovatelé už nyní najdou aspekty, které jsou pro můj model důležité, když budou vědět, co mají hledat,“ říká český odborník.
Pokud se to nepodaří, nezbývá než znovu zamířit dalekohledy do středu naší Galaxie. Pro účely ověření této teorie by stačily dnešní teleskopy, které sledují oblohu v optické nebo infračervené části spektra. Podmínkou je ovšem jejich umístění na jižní polokouli, odkud lze sledovat střed Mléčné dráhy. Jako ideální se jeví přístroje Evropské jižní observatoře v Chile a Keckovy observatoře na Havaji. Ta se sice nachází na severní polokouli, ale poměrně blízko k rovníku, takže do centra Galaxie dohlédne. Technická dostupnost ovšem není jedinou podmínkou. „Pozorovací čas na těchto zařízeních je velice drahý, každá skupina vědců má své zájmy a chce studovat jiné objekty. Takže se nejdřív někdo musí na mladé hvězdy v centru Galaxie zaměřit, provést pozorování, publikovat ho a teprve potom se mohu do jejich výsledků podívat a hledat v nich potvrzení, nebo v horším případě vyvrácení svého modelu,“ uzavírá Ladislav Šubr.
***
Odkud se vzal hvězdný dorost?
Astronomická pozorování ukazují, že se v těsné blízkosti černé díry ve středu naší Galaxie nachází populace nečekaně mladých hvězd. Jejich stáří se pohybuje kolem pouhých šesti milionů let. Přitom by vůbec neměly vzniknout: gravitace černé díry by měla jejich materiál rozmetat dřív, než se z něj stihne vytvořit hvězda.
Mléčná dráha
spirální galaxie stáří přes 10 miliard let obsahuje odhadem 100 miliard hvězd průměr 100 000 světelných let - uprostřed se nachází masivní černá díra o hmotnosti tří milionů Sluncí
Hvězdy vznikají z plynového oblaku, který se vlivem vlastní gravitace smrští a zažehne se v něm termojaderná reakce. V blízkosti černé díry hvězdy tímto způsobem vznikat nemohou. Oblak se změní v plynný disk rotující kolem díry.
