Magellanova oblaka: Velká a Malá galaktická laboratoř

Základní stavební objekty vesmíru představují galaxie – hvězdné ostrovy různých tvarů, velikostí a stáří. Existují jich stovky miliard a utvářejí soustavy od lokálních uskupení až po nejrozsáhlejší nadkupy. 

Zaměřme se však na naše nejbližší kosmické okolí, nazývané Místní skupina galaxií. Oblasti o průměru zhruba 10 milionů světelných let, jež v prostoru zaujímá tvar v podobě činky, dominuje největší galaxie M31 v souhvězdí Andromedy spolu s o něco menší Mléčnou dráhou. Uvedenou dvojici pak doprovázejí desítky nepravidelných či trpasličích galaxií. Celkově se jedná asi o 70 objektů, příslušnost dalších 13 zatím zůstává nejistá. Hlavní průvodce Mléčné dráhy pak představují dva satelitní hvězdné ostrovy.

Mlhavé obláčky

Dva mlhavé obláčky na jižní obloze nesou jméno Ferdinanda Magellana, slavného portugalského mořeplavce 16. století. Lidé je však znali už dávno předtím, neboť jsou viditelné i bez dalekohledu, a perský astronom Abdurrahmán ibn Umar as-Súfí je popsal již v roce 964. Jedná se o blízké nepravidelné galaxie, nesoucí dnes označení Velký a Malý Magellanův oblak (LMC neboli Large Magellanic Cloud a SMC čili Small Magellanic Cloud), případně také Velké a Malé Magellanovo mračno. 

Oba ostrovy se zformovaly před 12–13 miliardami roků, tedy přibližně ve stejnou dobu jako naše Galaxie. Ovšem zatímco průměr Mléčné dráhy se odhaduje na více než 100 tisíc světelných let, u Velkého oblaku jde asi o 14 tisíc světelných roků a v případě Malého oblaku je to ještě o polovinu méně. Větší z doprovodných galaxií obsahuje okolo 30 miliard hvězd, její menší souputník pak zhruba tři miliardy.

Nejhmotnější průvodce

Velký Magellanův oblak představuje nejjasnější galaxii viditelnou na obloze. Od Země ho dělí asi 163 tisíc světelných let, takže jej astronomové mohou pozorovat v mnohem větších detailech než jiné, vzdálenější ostrovy. 

Ze všech satelitních galaxií Mléčné dráhy je nejhmotnější, stále však asi desetkrát méně hmotný než naše Galaxie. Gravitačně je s ní svázaný a spolu s Malým Magellanovým oblakem ji obíhají. Nepravidelný tvar ostrova v kombinaci s nápadnou centrální příčkou tvořenou hvězdami naznačuje, že společné slapové působení Mléčné dráhy a Malého mračna mohlo porušit původní spirální tvar Velkého oblaku a vést k jeho současné neuspořádané podobě. 

Místo zrodu i zániku

Pozoruhodnou součást většího mračna tvoří pouhýma očima viditelná emisní mlhovina 30 Doradus nebo také NGC 2070. Jelikož však svým tvarem připomíná kosmického pavouka, známe ji především pod označením Tarantule. Patří mezi největší regiony s tvorbou stálic v Místní skupině galaxií a spadá do rozsáhlého komplexu ionizovaného vodíku s hmotností asi 800 tisíc ekvivalentů Slunce. Mlhovina zaujímá prostor o velikosti přibližně tisíce světelných let: Je tak obrovská, že kdyby od nás ležela stejně daleko jako Velká mlhovina v Orionu, pokrývala by na nebeské sféře oblast asi 30° – tedy 60 měsíčních úplňků.

Přestože je Velké Magellanovo mračno místem zrodu stálic, nalezneme v něm také mnoho nápadných pozůstatků po explozích supernov, jež naopak reprezentují závěrečná stadia hvězdného vývoje. Patří mezi ně i obří oblak s označením N 49 o velikosti až 30 světelných let, nejjasnější pozůstatek po výbuchu supernovy ve Velkém mračnu. V jeho středu nyní spočívá magnetar, neutronová hvězda s extrémně silným magnetickým polem. Vizuálně se pak ve Velkém oblaku podařilo 24. února 1987 pozorovat supernovu typu II, jež obdržela označení SN 1987A a vznikla explozí velmi hmotného modrého veleobra.

Unesen a okraden

Velký Magellanův oblak býval kdysi samostatným objektem a „vlastnil“ přinejmenším sedm satelitních galaxií včetně Malého mračna. Mléčná dráha jej však svou gravitací zachytila a učinila z něj svého souputníka. Doprovodné hvězdné ostrovy z oběžných drah Velkého oblaku doslova ukradla a rovněž si je přivlastnila. „Počet trpasličích galaxií, které patřily Velkému Magellanovu mračnu, může být vyšší, než astronomové dosud odhadovali. Mnohé z těchto malých satelitních ostrovů neobsahují žádné hvězdy. Jsou tedy obtížně pozorovatelné a je pravděpodobné, že některé již známé mimořádně slabé trpasličí galaxie představují ve skutečnosti bývalé souputníky Velkého oblaku,“ popisuje Ethan Jahn z University of California.

Velké Magellanovo mračno obsahuje ve svém disku rovněž skupinu tzv. proti­běžných hvězd, tedy stálic obíhajících proti směru hlavního proudu. Podle astro­nomů z International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) se sídlem na University of Western Australia souvisí původ zmíněné hvězdné populace se splynutím s další galaxií, k němuž došlo asi před třemi miliardami roků. 

Objev nadosah

O polovinu menšího i vzdálenějšího průvodce Mléčné dráhy, Malý Magellanův oblak, dělí od Země asi 206 tisíc světelných let. Struktura trpasličí galaxie je nepravidelná, má náznak galaktické příčky.

Rovněž Malý Magellanův oblak ovšem představuje cenný cíl astronomického bádání. Když v letech 1893–1906 americká astronomka Henrietta Swan Leavittová zkoumala fotografické desky s jeho snímky, identifikovala na nich 2 500 proměnných hvězd. Šestnáct z nich později určila jako tzv. cefeidy, do té doby známé jen z naší Galaxie. Daný objev umožnil v roce 1912 odhalit vztah mezi periodou světelných změn cefeid a jejich průměrnou svítivostí, díky čemuž lze určit jejich absolutní hvězdnou velikost a následně i přesnou vzdálenost. Astronomové tak v cefeidách získali užitečný nástroj měření vzdáleností ve vesmíru. 

Infuze čerstvého plynu

Podle dřívějších představ oba oblaky Mléčnou dráhu obíhají již dlouho. Současný výzkum však naznačuje, že se nacházejí teprve na prvním či druhém průletu kolem Galaxie. Nasvědčuje tomu i existence tzv. Magellanova proudu – obřího mostu neutrálního vodíku, dobře patrného v rádiovém oboru, který obě mračna s naším hvězdným ostrovem propojuje. Jde o důsledek vzájemného gravitačního působení všech tří galaxií. Na obloze se proud táhne v délce až 100° přes jižní galaktický pól a k Mléčné dráze se připojuje v souhvězdí Orla. 

Magellanův proud byl velmi pravděpodobně vytažen slapovým působením naší Galaxie při přiblížení obou oblaků. Jeho morfologií a kinematikou se nedávno zabýval také astrofyzik Adam Růžička, z jehož modelů vyplývají dva průlety mračen okolo Mléčné dráhy: před 2,5 miliardy let a před 150 miliony let. Obě satelitní galaxie se od nás v současné době vzdalují rozdílnou rychlostí – v případě větší z nich jde o 278 km/s a u té menší o 158 km/s.

Plyny vytržené z Magellanových oblaků proudí směrem k Mléčné dráze, a slouží tak jako „infuze“ obohacující její disk o čerstvý materiál pro vznik hvězd. Čelní oblast proudu má přitom velmi podobné složení jako Velký oblak, z čehož vyplývá, že k jeho vytržení z mateřské galaxie došlo teprve nedávno. Vzhledem k výrazně vyšší hmotnosti oproti ostatním satelitním ostrovům si však Magellanova oblaka dokázala navzdory „loupeži“ udržet zásoby plynu pro neutuchající tvorbu stálic. 

Pohlcování pokračuje

V budoucnu naše Galaxie pravděpodobně ukořistí Magellanova mračna úplně. Její splývání s oběma oblaky už vlastně začalo: Náš ostrov z nich postupně vysává hmotu. Tzv. galaktický kanibalismus, tedy pohlcování menších galaxií těmi většími, je dlouhodobý proces a odehrává se již od dob raného vesmíru. Nevyhne se mu ani Mléčná dráha, kterou čeká srážka s galaxií M31 v Andromedě. Obě postupně splynou v jeden obří eliptický ostrov zhruba za 4,5 miliardy roků.

TIP: Hubbleův dalekohled objevil „ochranný štít“ Magellanových mračen

Zatím však naše Galaxie těží z blízkosti svých souputníků. Díky pozorování evropské družice Gaia astronomové v roce 2019 zjistili, že v Mléčné dráze již vznikly hvězdy, jež se vší pravděpodobností pocházejí právě z hmoty Magellanových mračen. V blízkosti Magellanova proudu objevili hvězdokupu, která dostala označení Price-Whelan 1: Obsahuje pouze několik tisíc stálic a zformovala se teprve před 117 miliony roků.