Jak otevřené hvězdokupy přicházejí o hvězdy

Předmětem studie byly takzvané otevřené hvězdokupy. Ty vznikají, když se v obřím oblaku plynu v krátkém čase zrodí tisíce hvězd. Nové hvězdy při svém zážehu „odvanou“ ostatní části mračna pryč, čímž se hvězdokupa výrazně protáhne. Vznikne tak rozptýlený shluk desítek až tisíců hvězd udržovaný jejich vzájemnou přitažlivostí.

„Většinou přežijí otevřené hvězdokupy jen stovky milionů let, než se rozpadnou,“ vysvětluje Prof. Dr. Pavel Kroupa. V průběhu krátkého života hvězdokupy se její hvězdy soustředí do dvou ramen. Jedno tvoří ocas na konci, druhé špičku vepředu. „Podle Newtonova gravitačního zákona záleží na náhodě, do kterého ramena se hvězda dostane,“ říká Dr. Jan Pflamm-Altenburg. „Obě ramena by tedy měla obsahovat přibližně stejný počet hvězd. V naší práci však poprvé dokazujeme, že tomu tak není. V hvězdokupách, které jsme zkoumali, obsahuje přední rameno významně více hvězd než zadní.“

Nová metoda pro počítání hvězd

Doposud se nedalo snadno rozlišit, které z milionů hvězd v blízkosti jedné hvězdokupy patří do jejích ramen. „K tomu je potřeba pro každý objekt znát jeho rychlost, směr pohybu a stáří,“ uvádí Dr. Tereza Jeřábková, autorka metody, díky níž je možné hvězdy v ramenech spočítat. „Zatím je prozkoumáno pět otevřených hvězdokup v naší blízkosti. Z toho čtyři jsme prozkoumali my,“ dodává. „Při analýze nasbíraných dat jsme narazili na rozpor se stávající teorií.“ Zdrojem velmi přesných měření byla evropská mise Gaia.

Pozorování naopak lépe vyhovují teorii označované zkratkou MOND („MilgrOmiaN Dynamics“). „Zjednodušeně řečeno mohou podle MOND hvězdy opouštět hvězdokupu dvěma různými dveřmi,“ říká Kroupa. „Jedny vedou k zadnímu rameni, druhé k přednímu. První jsou ale mnohem užší, takže je méně pravděpodobné, že jimi hvězda projde. Podle newtonovské gravitační teorie by musely být oboje dveře široké stejně.“

Kratší životnost hvězdokup

Pracovní skupina propočítala očekávané rozdělení hvězd podle MOND. „Výsledky souhlasí s pozorováními překvapivě dobře,“ zdůrazňuje Dr. Ingo Thies. „Museli jsme ale využít poměrně jednoduché výpočetní metody. Pro detailní analýzy nám nyní chybí matematické nástroje.“ Simulace se však s pozorováními kryjí ještě v jednom bodě: v předpovědi životnosti otevřených hvězdokup. A ta je podle MOND významně kratší, než podle Newtonových zákonů. „Tím se vysvětluje dlouhodobá záhada, proč mizí hvězdokupy v blízkých galaxiích rychleji, než by měly,“ doplňuje Kroupa.

Teorie MOND je v odborných kruzích považována za spornou. Za určitých podmínek by podle ní totiž neplatil Newtonův gravitační zákon, ale musel by se upravit, což by mělo dalekosáhlé důsledky i pro další oblasti fyziky. „Na druhou stranu řeší řadu problémů, se kterými se potýká současná kosmologie,“ uzavírá Kroupa. Jeho tým nyní pracuje na nových matematických metodách pro ještě přesnější simulace. Díky nim by se mělo přijít na další důkazy, zda MOND platí, či ne.