- Astronomové byli po pět desetiletí překvapeni tím, že galaxie v blízkosti Mléčné dráhy a Andromedy se od nich vzdalují, místo aby byly přitahovány gravitací, což je v rozporu se základními zákony gravitace.
- Tým z univerzity v Groningenu pomocí pokročilých počítačových simulací založených na datech z raného vesmíru přišel celé záhadě na kloub.
Pět desetiletí si astronomové lámali hlavu nad překvapivým jevem, který pozorovali hned za prahem našeho vesmírného domova. Galaxie v nejbližším sousedství se nechovají tak, jak předpovídají základní zákony gravitace. Místo aby se přibližovaly k mocnému duu v podobě Mléčné dráhy a Andromedy, zdá se, že od nich prchají. Tento jev představoval jeden z nejpalčivějších problémů současné astronomie. Nyní se zdá, že víme, co za ním stojí.
Nepřehlédněte: Samsung Galaxy S26 Ultra: Premiéra je na spadnutí. Jakou můžete očekávat výbavu?
Pokročilé počítačové simulace naznačují, že většina hmoty, mimo takzvanou Místní skupinu, je uspořádána do zploštělé struktury připomínající obrovský disk. Nad a pod touto rovinou se naopak rozprostírají obrovské prázdnoty, kosmické vakuum bez galaxií i tajemné temné hmoty, které se snažíme přijít na kloub. Místní skupina je naše bezprostřední kosmické okolí, které zahrnuje Mléčnou dráhu, galaxii Andromeda a několik desítek menších galaxií. Právě na hranici této gravitačně dominované oblasti dochází k rozporu mezi tím, co tvrdí zákony gravitace a tím, co vědci pozorují.
Neviditelná geometrie našeho kosmického sousedství
Téměř před sto lety Edwin Hubble zjistil, že vesmír se rozpíná a většina galaxií se od nás vzdaluje. V lokálním měřítku by tomu však mělo být jinak. Masivní objekty, jako je naše galaxie a Andromeda, se navzájem přitahují a jednou, za miliardy let, dojde k jejich nevyhnutelné kolizi.
Problém je v tom, že jiné velké galaxie v okruhu několika desítek milionů světelných let jejich příkladu nenásledují. Jejich pohyb vůči naší Místní skupině byl po desetiletí nepochopitelný. Hmotnost naší místní skupiny by měla být dostatečná k tomu, aby tyto galaxie postupně přitahovala. Mezitím však pozorování jednoznačně ukazovala opak.
Virtuální rekonstrukce historie vesmíru
Průlom přinesly až složité simulace. Vědci začali s podmínkami panujícími ve velmi raném vesmíru, vycházejícími z údajů o mikrovlnném pozadí, tedy jakési „fotografii“ raného vesmíru. Poté nechali model evolvovat po dobu 13,8 miliardy let a s neuvěřitelnou přesností reprodukovali současné parametry Mléčné dráhy, Andromedy a 31 blízkých galaxií. Výsledkem byly věrné digitální kopie naší oblasti vesmíru.
„Zkoumáme všechny možné lokální konfigurace raného vesmíru, které nakonec mohly vést ke vzniku Místní skupiny. Je skvělé, že nyní máme model, který je na jedné straně v souladu se současným kosmologickým modelem a na druhé straně s dynamikou našeho lokálního prostředí,“ vysvětluje Ewoud Wempe z Univerzity v Groningenu.
Podle něj se ukázalo, že pouze jeden konkrétní scénář vede ke vzniku struktur, které dnes vidíme. Jedná se o scénář s hmotou – hlavně temnou – soustředěnou v ploché vrstvě. V této konfiguraci se simulované pohyby 31 galaxií z okolí dokonale shodují se skutečnými pozorováními.
Gravitace v rovnováze
Vysvětlení, proč tomu tak je, je překvapivě jednoduché. U galaxií nacházejících se uvnitř této roviny je přitažlivost ze strany Místní skupiny vyvažována přitažlivostí zbývající hmoty rozložené dále ve stejném „disku“. Síly se vyrovnávají, takže tyto galaxie nejsou ani přitahovány, ani účinně odpuzovány. Jejich radiální pohyb vůči nám je minimální. Naopak z oblastí nad a pod rovinou, které jsou obrovskými prázdnotami, prostě není nic, co by se mohlo pohybovat naším směrem.
Studie publikovaná v časopise Nature Astronomy tedy vrhá nové světlo na místní vesmír. Ačkoli objev ploché struktury dokonale vysvětluje pozorování, zároveň zdůrazňuje, kolik základních věcí stále nevíme o bezprostředním okolí Mléčné dráhy. Vyřešení staré hádanky zároveň otevírá nové otázky. Proč se temná hmota uspořádala právě tímto způsobem a ne jiným? Je to charakteristická vlastnost pouze našeho okolí, nebo jde o obecný vzorec? Odpovědi na tyto otázky budou vyžadovat další a ještě přesnější pozorování.
Zdroj náhledové fotografie: NASA, zdroj: Nature Astronomy