Vědci vysvětlují rotaci galaxií teorií přílivového momentu z raného vesmíru

Rotace galaxií, ať už jde o majestátní spirály nebo elipticky rozostřené obří systémy hvězd, patří k jevům, které astronomové zkoumají už desítky let, a teorie přílivového momentu, známá také jako tidal torque theory, nabízí jedno z nejucelenějších vysvětlení jejich původu. Podle této teorie totiž rotace, kterou dnes u galaxií pozorujeme, není náhodným výsledkem jejich pozdějšího vývoje, ale přímým otiskem podmínek panujících ve velmi raném vesmíru.

Klíčovým mechanismem je gravitační působení, ke kterému docházelo ještě předtím, než se galaxie jako samostatné útvary vůbec zformovaly. V té době byla hmota ve vesmíru rozložena nerovnoměrně – existovaly oblasti s mírně vyšší a mírně nižší hustotou, semínka budoucích galaxií a jejich kup. Tyto nehomogenity v hustotě hmoty se vzájemně gravitačně ovlivňovaly. Sousední shluky hmoty na sebe působily přílivovými silami, podobně jako Měsíc svým gravitačním polem deformuje oceány na Zemi a vyvolává příliv a odliv.

Podstatné je, že toto vzájemné přitahování nebylo symetrické. Protoblaky hmoty, ze kterých později vznikly galaxie, neměly dokonale kulový nebo pravidelný tvar, byly mírně protáhlé a nerovnoměrné. Když na takový nepravidelný útvar působila gravitace okolní hmoty, výsledná síla nepůsobila rovnoměrně ve všech směrech, ale vytvářela takzvaný přílivový moment – tedy sílu, která tělesu udělovala jistou míru rotace. Jinými slovy, samotná struktura raného vesmíru, rozložení hmoty a jejích nerovností, obsahovala v sobě zárodek budoucí rotace galaxií.

Podle teorie přílivového momentu se tento proces odehrával v době, kdy se z prvotních hustotních fluktuací teprve postupně formovaly gravitačně vázané objekty. Jakmile se z těchto oblastí nakonec staly plnohodnotné galaxie, rotační moment, který získaly během svého raného formování, si s sebou nesly dál. A protože ve vesmíru bez výrazného tření nebo brzdících sil nedochází ke ztrátě momentu hybnosti snadno, tato rotace se v galaxiích zachovala dodnes.

To je možná nejzajímavější část celé teorie – rotace, kterou pozorujeme u galaxií v současném vesmíru, je tak vlastně jakýmsi fosilním záznamem podmínek, které panovaly krátce po jeho vzniku. Když astronomové měří rychlost otáčení spirálních galaxií nebo zkoumají pohyb hvězd uvnitř eliptických galaxií, nedívají se jen na aktuální stav tělesa, ale nepřímo nahlížejí i do velmi vzdálené minulosti, do období, kdy gravitace teprve začínala formovat struktury, které dnes tvoří vesmír kolem nás.

Tento koncept má význam i pro pochopení rozdílu mezi spirálními a eliptickými galaxiemi. Spirální galaxie si obecně zachovávají výraznější, uspořádanou rotaci, zatímco eliptické galaxie mají rotaci často méně patrnou nebo chaotičtější, což souvisí s jejich odlišnou historií vzniku a případnými srážkami s jinými galaxiemi během vývoje vesmíru. Teorie přílivového momentu tak poskytuje rámec, v němž lze tyto rozdíly do určité míry vysvětlit už na úrovni raných fází vzniku struktur.

Detekce rotace, která je v galaxiích patrná i po miliardách let, je pro astronomy důležitým důkazem podporujícím tuto teorii. Pokud by rotace galaxií vznikala až později, náhodně, díky srážkám nebo lokálním procesům uvnitř již existujících galaxií, byla by rozložena mnohem nepravidelněji. Skutečnost, že rotace vykazuje jisté systematické vzorce odpovídající předpovědím teorie přílivového momentu, posiluje důvěru vědců v to, že gravitace působící v raném vesmíru, dávno předtím, než galaxie nabyly svou dnešní podobu, sehrála klíčovou roli při určování jejich pohybu.

Teorie přílivového momentu tak zůstává jedním z důležitých pilířů moderní kosmologie při vysvětlování, proč se galaxie vůbec otáčejí, a nabízí pohled na vesmír jako na systém, jehož současná struktura je hluboce provázaná s událostmi, které se odehrály v jeho nejranějších okamžicích.