Astronomové značně rozšířili mapu Mléčné dráhy a odhalili desítky slabých, stuhovitých struktur známých jako hvězdné proudy. Pomocí dat z mise Gaia Evropské vesmírné agentury výzkumníci identifikovali 87 potenciálních kandidátů na hvězdný proud – obrovský skok oproti méně než 20 dosud známým objektům.
Tento objev, uskutečněný týmem vedeným Yintianem „Billem“ Chenem z University of Michigan, poskytuje mnohem větší množství dat pro vědce, kteří se snaží rozluštit historii naší galaxie a tajemné síly, které ji ovládají.
Co jsou hvězdné proudy?
Hvězdné proudy jsou dlouhé tenké stopy hvězd, které se tvoří, když kompaktní skupiny objektů, jako jsou kulové hvězdokupy, procházejí gravitačním polem Mléčné dráhy. Jak tyto kupy obíhají kolem galaxie, působí na ně gravitační síly, které postupně odstraňují hvězdy.
Pro vizualizaci tohoto procesu jej spoluautor studie Oleg Gnedin přirovnává k jízdě na kole s děravým pytlem písku:
“Tato zrnka písku jsou jako hvězdy, které zůstávají, když se pohybují.”
Průlom v detekci: Algoritmus StarStream
Až dosud bylo nalezení takových toků do značné míry závislé na štěstí. Astronomové je obvykle našli náhodou a všimli si neobvyklých vzorů v datech. Malá velikost vzorku ztěžovala vyvozování širokých vědeckých závěrů o vývoji galaxií.
Průlom přišel s vývojem StarStream, nového počítačového algoritmu. Na rozdíl od předchozích metod, které se spoléhaly na hledání vizuálních vzorů, StarStream používá fyzický model. Aplikací teoretických představ o tom, jak by se hvězdy měly chovat pod vlivem gravitace, je algoritmus schopen identifikovat struktury, které jsou příliš slabé nebo nepravidelné na to, aby je vidělo lidské oko.
Proč je to důležité pro výzkum temné hmoty
Nalezení těchto proudů není jen hledáním „ztracených“ hvězd; je to kritický nástroj pro mapování temné hmoty.
Temná hmota je neviditelné „lepidlo“, které poskytuje gravitační přitažlivost potřebnou k udržení galaxií pohromadě. Ačkoli to nelze vidět přímo, jeho přítomnost lze určit podle způsobu, jakým ovlivňuje viditelnou hmotu. Vzhledem k tomu, že hvězdné proudy vznikají vlivem gravitačních sil, poskytují jejich trajektorie jakýsi historický důkaz o rozložení hmoty v Mléčné dráze.
Studiem těchto 87 nových kandidátů budou astronomové schopni lépe porozumět:
– Galaktická hmota: kolik hmoty (viditelné a tmavé) je koncentrováno v Mléčné dráze.
– Dark Matter Halo: tvar a hustota neviditelného mraku obklopujícího naši galaxii.
– Životnost kup: Studie zjistila, že některé hvězdokupy ztrácejí hvězdy neobvykle vysokou rychlostí, což naznačuje, že jsou blízko úplného zničení slapovými silami.
Náročná konvenční moudrost
Nová data také ukazují, že hvězdné proudy jsou mnohem rozmanitější, než se dříve myslelo. Zatímco dříve astronomové hledali tenké, dokonale zarovnané pásky, algoritmus StarStream objevil mnoho proudů, které jsou:
– Kratší a širší;
– posunuté vzhledem k drahám jejich mateřských shluků;
– Více rozptýlené (rozptýlené) a obtížněji zjistitelné.
To naznačuje, že předchozí hledání byla zaujatá směrem k „zřejmým“ strukturám, kterým chyběla velká část komplexní architektury galaxie.
Cesta vpřed
Přestože studie identifikovala 87 kandidátů, vědci upozorňují, že ne všichni budou potvrzeni. Některé detekce mohou být “falešně pozitivní” způsobené šumem pozadí od nepříbuzných hvězd.
Byly však položeny základy pro novou éru mapování galaxií. Algoritmus StarStream je navržen tak, aby se dal snadno přizpůsobit observatořím nové generace, jako je observatoř Vera Rubin a NASA Nancy Grace Roman Space Telescope, které budou poskytovat data ve vysokém rozlišení potřebná k ověření těchto zjištění.
Závěr
Přechodem od vizuálního pozorování k fyzikálnímu modelování astronomové získali mnohem jasnější pochopení strukturální historie Mléčné dráhy. Tyto nově objevené hvězdné proudy se stanou nepostradatelnými orientačními body pro mapování neviditelné temné hmoty, která utváří náš vesmír.
