Podivné jádro Galaxie v Andromedě

Galaxie M 31 v Andromedě je spolu s naší Galaxií (v anglické literatuře označované jako Mléčná dráha) a galaxií M 33 v Trojúhelníku trojicí velkých galaxií, které tvoří gravitační jádro Místní skupiny galaxií. Místní skupina je společenstvím kolem třiceti galaktických objektů, které jsou ale, vyjma výše uvedených, všechny mnohem menší. Galaxie M 31 je nápadným objektem severní oblohy – její vizuální jasnost je 3,4 magnitudy. Je viditelná velmi dobře i bez dalekohledu a na fotografických snímcích dosahuje velikosti několika průměrů Měsíce (180 × 60 úhlových minut). Nalézá se ve vzdálenosti necelých tří milionů světelných roků od nás a je proto při studiu galaxií pro pozemské astronomy velmi významným objektem. Galaxie M 31 je typickou spirální galaxií s výrazným nahuštěním hvězd v centrální oblasti kolem jádra a již Charles Messier rozpoznal dva její trpasličí průvodce M 32 a M 110, kteří jsou rozlišitelní coby slabé mlhavé eliptické útvary i v malých dalekohledech. Hmotnost galaxie M 31 je udávána kolem 300 až 400 miliard a rozložení této hmoty je dnes zmapováno na všech dostupných vlnových délkách.

Galaxie v Andromedě ve viditelném světle. Obrázek ve větším rozlišeni. Zdroj: SEDS.

Rozložení chladné prachové hmoty v M31. Levý snímek ukazuje M 31 jak se nám jeví na obloze. Pravý obrázek bychom mohli uvidět při kolmém pohledu vůči galaktické rovině. Pomineme-li hmotu soustředěnou ve hvězdách, pak je většina baryonové hmoty shromážděna ve spirálních ramenech poblíž roviny galaxie. Tato hmota je ohřívána světlem blízkých hvězd a proto ji můžeme zaznamenat v IR oboru spektra. Zdroj: LUXORION.

Kliknutím stáhnete animaci (wmw, 2 MB), na které je nejprve galaxie M31 ve vizuálním oboru (NOAO) a poté v infračerveném oboru (SST). Červeně je zobrazena prachová hmota disku a modře svítí hvězdy. V centrální oblasti prachová hmota téměř chybí a je zde naopak největší koncentrace hvězd. Zdroj: NASA/JPL, Caltech/R. Hurt, 2006.

Podle dnes všeobecně přijímané teorie tvoří jádro většiny známých galaxií velmi hmotný objekt MDO pravděpodobně gravitačně zhroucený do černé díry. Takový objekt je dnes možno vysledovat i uvnitř jádra M 31 díky spektroskopickému pozorování Hubbleovým vesmírným dalekohledem a dalekohledem CFHT. Pomocí modrého a červeného posunu absorpčních čar ve světle hvězd v centrální oblasti lze určit astrofyzikální vlastnosti centrálního objektu. Hvězdy se zde pohybují rychlostmi kolem 200 km/s a jejich slabé spektrální čáry se při pořízení spektra celé galaxie míhají přes výrazné součtové absorpční linie vytvářené hvězdami v pomaleji se pohybujících vzdálenějších oblastech. Centrální rychle rotující prstence hvězd by měly mít hmotnost kolem 140 milionů hmotností Slunce a vše se odehrává v prostoru o průměru několika světelných roků. V těchto parametrech je nutno ponechat ještě otevřené i jiné možnosti než jen centrální černou díru s hmotností řádově desítek až stovek milionů hmotností Slunce. Proto je dnes astronomy pozorovaný jev opatrně z černé díry přejmenováván na centrální objekt MDO.

Srovnání rozměrů některých spirálních galaxií jak bychom je mohli vidět, kdyby se od nás nalézaly ve stejné vzdálenosti. Galaxie v Andromedě je svojí rozlohou cca dvakrát větší než naše Galaxie – Mléčná dráha. Galaxie UGC 2885 je největší dosud objevená spirální galaxie. Na obloze se nachází v souhvězdí Persea poblíž mlhoviny California a je od nás vzdálena 96 Mpc. Zdroj: Richard Nugent.

Srovnání velikostí centrálních velmi hmotných objektů uvnitř čtyř galaxií, které byly vybrány z více jak třiceti galaxií, podrobně zkoumaných v uplynulém desetiletí dalekohledem HST. Centrální hmotné objekty nemohou být pozorovány přímo. Výsledky uvedené v pravém sloupci jsou odvozeny z astrofyzikálních vlastností hvězd, které se kolem jádra galaxií nalézají. Pozor: svislé řady obrázků jsou v různých měřítcích. Zdroj: Lickova observatoř, HST/STS.

Barevný snímek dvojitého jádra galaxie v Andromedě. Zřetelná je červená a modrá oblast hvězd označovaná jako P1 a P2. Svítící oblasti P1 a P2 jsou interpretovány jako dva koncentrické prstence hvězd obklopující centrální hmotný objekt. Uvnitř menšího modrého prstence v P2 by se měl nacházet prostorově velmi malý, avšak obrovsky hmotný centrální objekt s hmotností nejméně 30 milionů hmotností Slunce. Modrý prstenec sestává z nejméně 400 modrých hvězd ne starších než 200 milionů let. Jeho průměr je kolem 1 světelného roku. Zdroj: HST, 2005.

Oblast jádra P2 snímaná HST pro spektrální měření. Levý obrázek s proužkem 0,1 úhlové vteřiny byl použit pro měření červeného zdroje dvojitého jádra. Snímek byl pořízen přes zelený filtr a takto byla vyloučena kontaminace světlem z modré části dvojitého jádra, které je na tomto snímku odfiltrováno. Pravý obrázek je pořízen obdobně. Zde byl požit ultrafialový filtr a byla tak zobrazena jen oblast svítící modře, krátké vlnové délky byly odfiltrovány a červeně svítící oblast je na tomto snímku neviditelná. Proužek obrazu, odkud bylo použito světlo pro spektroskopii zde má 0,2 úhlové vteřiny. Zdroj: R. Bender et al., ApJ. 631 (2005) 280-300.

Spektrum modrých jasných hvězd získaných v oblasti P2 jádra M31. Zdroj: R. Bender et al., ApJ. 631 (2005) 280-300.

Takto nějak bychom mohli vidět centrální oblast M 31, kdybychom se nacházeli poblíž jádra někde mezi prstenci modrých a červených hvězd. Disk velkých modrých hvězd září na pozadí červených hvězd, jimiž je neproniknutelně zaplněna celá obloha. Zdroj: R. Nugent.

Pohled na jádro Galaxie v Andromedě zrekonstruovaný na základě snímků z HST. Kompaktní objekt, pravděpodobně superhmotná černá díra, je obklopen prstencem mladých modrých hvězd a ve větší vzdálenosti dalším prstencem starších, červených hvězd. Zdroj: R. Gendler.