Tým astrofyziků z několika univerzit právě dosáhl něčeho, co se zdálo být vyhrazeno pro science fiction: zrekonstruoval kompletní životopis galaxie mimo tu naši, zahrnující 12 miliard let vesmírného vývoje.
Hlavním hrdinou je NGC 1365, spirální galaxie vzdálená 56 milionů světelných let od Země, a nástrojem, který to umožnil, je technika známá jako chemická archeologie, poprvé použitá s takovou úrovní detailu za hranicemi Mléčné dráhy.
Kyslík jako klíč k minulosti
Výzkumníci se zaměřili na mapování množství kyslíku, což je ukazatel, který astronomové nazývají „metalicita“, v různých oblastech NGC 1365. Z této chemické mapy je možné odvodit, kde se zrodily hvězdy, jejichž světlo pozorujeme, jaký byl osud předchozích hvězdných generací, jak se plyn v galaxii pohyboval, a dokonce i to, zda se někdy srazil se sousední galaxií.
K získání těchto údajů tým analyzoval spektrální otisky, které různé chemické sloučeniny zanechávají na světle, které vyzařují nebo odrážejí. Toto světlo urazilo 56 milionů světelných let, než se dostalo k dalekohledu Irénée du Pont na observatoři Las Campanas v Chile. Jedinečnost tohoto měření spočívá v jeho prostorovém rozlišení: nikdy předtím nebyly rozlišeny rozdíly v chemickém složení mezi galaktickými oblastmi tak blízko sebe. Lisa Kewley, hlavní autorka studie, profesorka na Harvardu a ředitelka Centra pro astrofyziku, to přirovnává k rozdílu mezi zobrazením mapy města s 3 000 pixely nebo 3 miliony pixelů. Druhá mapa nabízí nesrovnatelně větší množství informací a umožňuje mnohem lepší pochopení území.
Srovnání pro vzájemné porozumění
Proč studovat jinou galaxii, když nám jde ve skutečnosti o pochopení té naší? Odpověď je téměř filozofická. Definovat něco bez porovnání je prakticky nemožné. O Mléčné dráze můžeme nashromáždit nejrůznější čísla: kolik má hvězd, úhlovou rychlost jejích ramen nebo její celkový vzhled. Tato čísla však postrádají kontext, pokud je nesrovnáme s čísly jiných galaxií. Je náš počet hvězd vysoký nebo nízký? Je na našem tvaru něco zvláštního? Jsme obyčejná galaxie, nebo něčím vynikáme?
Nevýhodou je, jak sami vědci zdůrazňují, že žijeme uvnitř Mléčné dráhy a nejbližší galaxie je vzdálená 2,5 milionu světelných let. Tato obrovská vzdálenost drasticky omezuje vlastnosti, které můžeme měřit u jiných galaxií, a tím i naši schopnost srovnávat sami sebe. Právě proto nás každý pokrok v pozorování vzdálených galaxií přibližuje o kousek blíže k poznání vesmíru.
20 000 simulovaných galaxií k nalezení jedné
S kyslíkovou mapou v ruce učinili vědci další krok: počítačově simulovali vývoj 20 000 virtuálních galaxií, dokud nenašli tu, jejíž chemické rozložení odpovídá rozložení pozorovanému v NGC 1365. Vítězná simulace se tak stala nejpravděpodobnějším životopisem této obří galaxie.
Lars Hernquist, Mallinckrodtův profesor astrofyziky na Harvardu a astronom Centra pro astrofyziku, neskrývá své nadšení: „Je velmi vzrušující vidět, že naše simulace se tak přesně shodují s daty z jiné galaxie. Tato studie ukazuje, že astronomické procesy, které jsme modelovali na počítačích, formují galaxie jako NGC 1365 po miliardy let. Ačkoli neexistuje absolutní jistota, zdá se, že vývoj této simulace poměrně přesně odráží skutečný vývoj NGC 1365 v průběhu 12 miliard let.
„Chceme pochopit, jak jsme se sem dostali. Jak vznikla naše vlastní Mléčná dráha a jak jsme skončili s kyslíkem, který dýcháme nyní,“ vysvětluje Kewley. Tato technika, známá jako archeoastronomie, byla již dříve použita u jiných galaxií , ale nikdy s tak jemným prostorovým rozlišením, jakého bylo dosaženo při této práci.
Zevnitř ven: život galaxie NGC 1365
Výsledky studie vyprávějí fascinující příběh. NGC 1365 se začala formovat z jádra bohatého na kyslík a pomalu rostla od středu směrem ven. Její periferie vznikla mnohem později, v průběhu posledních 5-8 miliard let, postupným slučováním s trpasličími galaxiemi. Tyto menší galaxie přispěly plynem s nízkou koncentrací kovů, což vysvětluje nízké množství kyslíku zjištěné dnes ve vnějších oblastech NGC 1365.
Hernquist rovněž vyzdvihuje metodiku projektu: „Tato studie velmi dobře ukazuje, jak lze vytvořit pozorování, která budou přímo podpořena teorií. Myslím, že ovlivní i to, jak budou spolupracovat teoretici a pozorovatelé, protože tento projekt byl z 50 procent tvořen teorií a z 50 procent pozorováním, a jedno bez druhého by nešlo. K dosažení těchto závěrů je zapotřebí obojího.
Nové otázky na obzoru
Jak už to ve vědě bývá, každá odpověď otevírá nové otázky. Kewley je shrnuje: „Vznikají všechny spirální galaxie podobným způsobem? Existují mezi jejich formováním rozdíly? Kde je nyní rozložen jejich kyslík? Je naše Mléčná dráha v něčem jiná nebo jedinečná? To jsou otázky, které chceme zodpovědět. Odpovědět na ně bude možné pouze tehdy, budeme-li pokračovat ve srovnávání s jinými galaxiemi, možná ještě impozantnějšími než ta naše, ale nezbytnými pro pochopení toho, kým ve vesmíru jsme.