Galaxia - Mliečna cesta

Pri pohľade na nočnú oblohu v lete alebo aj v zime - nás upúta za jasnej bezmesačnej noci slabo žiariaci jemný pás, ktorý sa nazýva Mliečna cesta. V letných mesiacoch prechádza Mliečna cesta zenitom a tiahne sa cez celú oblohu od severu k juhu. Až prvé pozorovania Galilea Galileiho ďalekohľadom odhalili, že pás Mliečnej cesty sa skladá z ohromného množstva hviezd.

Pás Mliečnej dráhy na oblohe je nerovnomerne hustý. Najužší je v súhvezdí Perzeus a najvýraznejší je v smere súhvezdí južnej oblohy, hlavne Škorpión (Scorpio), Strelec (Sagittarius) a Hadonos (Ophiucus). Hviezdy, ktorých svetlo sa nám zlieva do pásu Mliečnej cesty tvoria iba najbližšie okolie Slnka. Pozorovať môžeme iba asi 1% hviezd galaktického disku. Kvôli veľkej hustote medzihviezdnej látky ďaľej nedovidíme optickými prístrojmi. Môžeme však skúmať Galaxiu v iných oknách elektromagnetického spektra.

Až do začiatku XX. storočia sa astronómovia ešte domnievali, že naše Slnko so svojimi planétami leží v blízkosti stredu hviezdnej sústavy v tvare plochého disku, ktorú nazývame Galaxia. V rokoch 1915 - 1918 Američan Harlow Shapley (1885 - 1972) metódu cefeíd určil vzdialeností hviezdokôp [cefeidy sú premenné pulzujúce hviezdy - majú tú významnú vlastnosť, že podľa periódy zmeny jasnosti im možno jednoznačne priradiť absolútnu (skutočnú) jasnosť. Ak porovnáme absolútnu a pozorovanú jasnosť cefeidy, môžeme určiť jej vzdialenosť]. Keď vytvoril priestorový model systému guľových hviezdokôp, zistil, že jeho stred leží v súhvezdí Strelca vo vzdialenosti približne 8 500 pc (28 000 ly).

Dnes vieme, že najvýraznejšou (ale nie najhmotnejšou) zložkou Galaxie je plochýdisk s priemerom 30 000 pc (100 000 ly). Obsahuje veľa medzihviezdnej látky, z ktorej vznikajú mladé a žiarivé hviezdy. Hrúbka disku je iba 1 000 pc pri okraji a okolo 5 000 pc pri stredovej výduti. Disk je obklopený a prestúpený guľovou zložkou, ktorá obsahuje prevažne guľové hviezdokopy. Jej priemer je 40 000 pc.

Hmotnosť disku Galaxie je 66.10⁹ M_o(hmotností Slnka), ale hmotnosť celej Galaxie je najmenej 1,5.10¹² M_o. Tieto parametre zaraďujú našu Galaxiu medzi nadpriemerne veľké a hmotné galaxie. Aby sa Galaxia ako celok gravitačne nezrútila, musia hviezdy obiehať okolo stredu rovnako ako planéty okolo Slnka. V rokoch 1926 - 1927 Bertil Lindblad (1895 - 1965) a Jan Hendrik Oort (1900 - 1992) začali skúmať, akým spôsobom sa rotácia Galaxie prejavuje na vlastných pohyboch a radiálnych rýchlostiach hviezd v našom okolí. Dospeli k záveru, že stred rotačného pohybu hviezd leží presne v tom istom smere a približne v takej istej vzdialenosti, ako ho predpovedal Shapley z rozmiestnenia guľových hviezdokôp.

Slnko (a spolu s ním i Zem a celá slnečná sústava) sa nachádza iba 12 pc nad galakticou rovinou vo vzdialenosti 8 000 pc (26 000 ly) od jadra a pohybuje na svojej galaktocentrickej dráhe okolo galaktického stredu rýchlosťou 185 km/s (starší údaj 250 km/s), takže jeden obeh (galaktický rok) trvá 220 miliónov rokov (starší údaj 240 miliónov rokov).

Galaxia je komplexný útvar, ktorý pozostáva z mnohých typov objektov s odlišnými vlastnosťami. Ich rôznym rozdelením v rámci Galaxie vznikajú zložky, ktoré sa líšia tvarom, vekom, typickým zastúpením objektov a ďalšími charakteristikami. Zložky rozdeľujeme na podsystémy objektov podľa ich astrofyzikálnej príslušnosti, napríklad ku guľovej zložke patrí podsystém premenných hviezd typu RR Lyrae, či podsystém guľových hviezdokôp.

Najstaršia je guľová zložka (galaktické halo), ktorá sa sformovala asi pred 10 miliardami rokov. Jej hmotnosť je 64.10⁹ M_o, čo je blízke hmotnosti disku, halo je však podstatne väčšie a teda aj redšie. Najstaršie objekty v galaxií príslušia práve do hala. Ďalšie zložky Galaxie vznikali gravitačným zmrštovaním galaktického hala.

Následne vznikla z hmoty sústredenej do galaktickej roviny disková zložka(prechodná zložka). Tu prebiehal búrlivý zrod hviezd z medzihviezdneho plynu. V priebehu prvej miliardy rokov vznikla polovica súčasného počtu hviezd.

Centrálna oblasť disku sa sformovala dogalaktického jadra. Pozorovania v infračervenom okne nám odhalili, že jadro nieje kompaktné teleso, ale veľké nahustenie hviezd a pravdepodobne aj supermasívna čierna diera. Na širokouhlej rádiovej snímke jadra galaxie vidíme jasný rádiový zdroj Sagittarius A a viacero zvyškov po výbuchoch supernov.

Ako posledná sa sformovala plochá zložka, ktorú tvoria mladé a rodiace sa hviezdy. Obiehajú takmer presne v rovine galaktického disku.

Pozorovania nám naznačujú, že musí existovať ešte veľmi hmotná zložka Galaxie guľového tvaru, ktorú voláme galaktická koróna. Vieme o nej vďaka jej gravitačnému pôsobeniu, z ktorého odhadujeme že sústreďuje až 90% hmotnosti Galaxie, doposiaľ však nie je uspokojivo vysvetlené, z akých objektov sa skladá. Je to takzvaná skrytá hmota, ktorú zatiaľ stále hľadáme.