Temná stránka kulových hvězdokup

Tisková zpráva Evropské jižní observatoře 19/2015

Snímek v úvodu: Mohutná galaxie NGC 5128 (Centaurus A) je k nám nejbližší galaxií svého druhu, nachází se ve vzdálenosti 12 milionů světelných let. Pozorování provedená pomocí dalekohledu ESO/VLT v Chile umožnila objevit novou třídu 'temných‘ kulových hvězdokup v okolí této galaxie. Tyto hvězdokupy jsou na snímku označeny červeně, běžné kulové hvězdokupy modře a hvězdokupy s vlastnostmi podobnými trpasličím galaxiím zeleně. Temné kulové hvězdokupy na první pohled vypadají stejně, jako ostatní, ale obsahují mnohem větší množství hmoty.

Pomocí dalekohledu VLT astronomové objevili novou třídu kulových hvězdokup

Kulové hvězdokupy obíhající kolem většiny galaxií jsou mohutnými shluky tisíců hvězd. Patří k nejstarším hvězdným systémům ve vesmíru a podařilo se jim přetrvat prakticky celé období vzniku a vývoje svých mateřských galaxií.

Hlavním autorem prezentované studie je Matt Taylor, PhD student (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile) a účastník studentského programu ESO (ESO Studentship). „Kulové hvězdokupy a hvězdy, ze kterých se skládají, hrají klíčovou úlohu v pochopení vzniku a vývoje galaxií. Po celá desetiletí se astronomové domnívali, že hvězdy v konkrétní kulové hvězdokupě, jsou zhruba stejného stáří a chemického složení. Nyní však víme, že se jedná o mnohem zajímavější a komplikovanější systémy,“ vysvětluje Matt Taylor.

Eliptická galaxie Centaurus A (objekt s katalogovým označením NGC 5128) je nejbližší obří galaxií a předpokládá se, že kolem ní obíhá až 2 000 kulových hvězdokup. Mnohé z nich jsou jasnější a hmotnější než kterákoliv z asi 150 kulových hvězdokup patřících k naší Galaxii.

Matt Taylor a jeho tým provedli dosud nejrozsáhlejší detailní studii vzorku 125 kulových hvězdokup patřících ke galaxii Centaurus A. Využili k tomu přístroj FLAMES pracující ve spojení s dalekohledem ESO/VLT (Very Large Telescope) na observatoři Paranal (Paranal Observatory) v severním Chile [1].

Provedená pozorování využili k odvození hmotnosti kulových hvězdokup [2] a k jejímu porovnání s naměřenou jasností.

Pro většinu kulových hvězdokup ve zkoumaném vzorku platí, že jasnější rovněž obsahovaly více hmoty – což se také očekávalo (pokud kupa obsahuje více hvězd, měla by být jasnější a mít vyšší celkovou hmotnost). Některé hvězdokupy však v tomto srovnání vypadají poněkud zvláštně, jsou mnohonásobně hmotnější, než vypadají. A co je ještě podivnější, čím hmotnější taková neobvyklá hvězdokupa je, tím větší množství její hmoty nezáří. Významná část hmoty těchto hvězdokup je temná a skrytá. Ale jaká? 

Je zde několik možností. Mohly by tyto temné kulové hvězdokupy hostit černé díry nebo jiné málo svítivé pozůstatky hvězdného vývoje? To je jeden z faktorů, který by mohl pomoci vysvětlit část jejich hmoty. Členové týmu se ale domnívají, že se zdaleka nejedná a úplné vysvětlení. A co třeba temná hmota? Obvykle se předpokládá, že kulové hvězdokupy tuto tajemnou kosmickou substanci prakticky neobsahují. Co když si ale, z nějakého neznámého důvodu, některé hvězdokupy určité množství temné hmoty ve svých jádrech uchovaly? To by mohlo získaná pozorování vysvětlit. Ovšem takový závěr není v souladu s uznávanými teoriemi.    

Spoluautor práce Thomas Puzia k tomu dodává: „Náš objev hvězdokup s neočekávaně vysokým poměrem hmotnosti k počtu hvězd ukazuje, že by mohly existovat různé rodiny kulových hvězdokup, které se navzájem vývojově liší. Některé hvězdokupy zkrátka vypadají průměrné, ale ve skutečnosti by mohly být mnohem zajímavější, než se na první pohled zdá.“

Tyto objekty zatím zůstávají záhadou. Vědci z výzkumného týmu jsou rovněž zapojeni do rozsáhlejší přehlídky kulových hvězdokup v cizích galaxiích a existují náznaky, že podobné temné kulové hvězdokupy by se mohly vyskytovat i jinde.

Matt Taylor k tomu dodává: „Čistě náhodou jsme narazili na záhadný typ hvězdokup! To ukazuje, že je stále mnoho věcí, které musíme zjistit o procesech vzniku kulových hvězdokup. Jde o významný výsledek a nyní potřebujeme objevit další zástupce této třídy temných kulových hvězdokup u jiných galaxií.“

Poznámky

[1] Až dosud astronomové takto detailně zkoumali pouze hvězdokupy v místní skupině galaxií, kde relativně malá vzdálenost umožňuje přímé měření hmotnosti. Zkoumání NGC 5128, osamocené hmotné eliptické galaxie ležící ve vzdálenosti asi 12 milionů světelných let (tedy mimo místní skupinu), umožnilo odhadnout hmotnosti kulových hvězdokup ve zcela jiném prostředí. Vyžádalo si však využití systému VLT/FLAMES na mezích jeho možností.

[2] Pozorování provedená pomocí přístroje FLAMES poskytují informaci o pohybu hvězd ve hvězdokupách, který závisí na síle gravitačního pole celé kupy. Je tedy možné tato měření použít k odvození hmotnosti kupy – astronomové označují takto stanovenou hmotnost jako dynamickou (dynamical mass). Pro získání těchto klíčových informací bylo podstatné využití sběrné plochy primárního 8,2metrového zrcadla dalekohledu VLT a schopnosti přístroje FLAMES sledovat více než 100 hvězdokup zároveň.

Další informace

Výzkum byl prezentování v článku “Observational evidence for a dark side to NGC 5128’s globular cluster system” autorů M. Taylor a kol., který byl publikování ve vědeckém časopise Astrophysical Journal.

Složení týmu: Matthew A. Taylor (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile; ESO, Santiago, Chile), Thomas H. Puzia (Pontificia Universidad Catolica de Chile), Matias Gomez (Universidad Andres Bello, Santiago, Chile) a Kristin A. Woodley (University of California, Santa Cruz, California, USA).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy, která v současnosti provozuje jedny z nejproduktivnějších pozemních astronomických observatoří světa. ESO podporuje celkem 16 zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a hostící stát Chile. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a také dva další přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem na světě, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko Paranalu v oblasti Cero Armazones staví ESO nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope), který se stane „největším okem hledícím do vesmíru“.

Odkazy

odborný článek

snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Matthew A. Taylor; Pontificia Universidad Catolica de Chile; Santiago, Chile; Tel.: +56-9-91912386; Email: mataylor5128@gmail.com

Thomas H. Puzia; Pontificia Universidad Catolica de Chile; Santiago, Chile; Tel.: +56-9-89010007; Email: tpuzia@gmail.com

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Tisková zpráva na ESO.org