Galaxia Cartwheel (ESO 350-40): prstencová šošovkovitá galaxia v súhvezdí Sochár

Veľkosť, hmotnosť a rotácia

Má priemer asi 150 000 svetelných rokov, čo je o niečo viac ako Mliečna dráha. V literatúre sa uvádza hmotnosť v rozsahu približne 2,9–4,8 × 10 ⁹ hmotností Slnka, avšak tieto odhady sa môžu vzťahovať na hviezdnu (svetel‑nú) hmotu a nezahŕňajú úplne tmavú hmotu; celková dynamická hmotnosť galaxie je preto pravdepodobne vyššia. Galaxia rotuje rýchlosťou približne 217 km/s, čo spolu s veľkosťou a rozložením hmôt ovplyvňuje jej dynamiku po kolízii.

Objav a význam

Objavil ju Fritz Zwicky v roku 1941. Zwicky o nej napísal, že je "jednou z najkomplikovanejších štruktúr, ktoré čakajú na svoje vysvetlenie na základe hviezdnej dynamiky". Odvtedy sa Cartwheel stala jedným z prototypov štúdia galaktických kolízií a prstencových štruktúr.

Vizuálna štruktúra a prstence

Cartwheel má jasný, modrastý vonkajší prsteň plný mladých hviezd a hviezdokôp — dôkaz intenzívneho starburstu, teda zvýšenej tvorby hviezd. Vnútorná oblasť pozostáva z voľnejšieho disku a jasného jadra, ktoré obsahuje staršie hviezdne populácie. Medzi jadrom a vonkajším prstencom sa nachádzajú tmavšie oblasti a tzv. "paprsky" (spokes), ktoré vyzerajú ako ramená spájajúce centrum s prstencom.

Vznik prstencovej štruktúry

Najprijímanejšie vysvetlenie pôvodu prstencovej štruktúry je hlboká, priama kolízia — menšia galaxia zrazila Cartwheel pri prechode cez jej stred. Takýto zásah vyvolal expanznú hustotnú vlnu plynu, ktorá postupne prešla diskom a stlačila plyn do sústredených prstencových vĺn. Na mieste prechodu vlny došlo k nárazu plynu a prudkému započatiu tvorby nových hviezd, čo vytvorilo široký žiarivý vonkajší prsteň. Podľa odhadov nastala kolízia pred radom stoviek miliónov rokov (poradie veľkosti ~10^8 rokov), pričom presný čas závisí od použitej metódy merania.

Rádiové, optické a röntgenové pozorovania

V galaxii Cartwheel sú zobrazené rádiové a optické špice, ale nie sú to tie isté špice. Optické "paprsky" predstavujú prevažne hviezdne koncentrácie a zvyšky pôvodného disku, zatiaľ čo rádiové štruktúry poukazujú na distribúciu ionizovaného plynu, synchrotrónového žiarenia a oblastí intenzívnej tvorby hviezd. Observácie v röntgenovom pásme odhalili viacero silných röntgenových zdrojov v prstenci — vrátane ultrajasných röntgenových zdrojov (ULX), ktoré sú spojené s masívnymi binárnymi systémami alebo čiernymi dierami s vysokou akrečnou aktivitou. Tieto zdroje sú ďalším dôkazom nedávnej masívnej tvorby hviezd v prstenci.

Súčasné sprievodné galaxie a skupina

Okolo Cartwheel sa nachádza niekoľko menších galaxií, ktoré sú považované za členov tej istej skupiny a potenciálnych "páchateľov" kolízie. Interakcia s jednou z týchto sprievodných galaxií pravdepodobne iniciovala vznik prstenca. Štúdium okolia Cartwheel pomáha rekonštruovať trajektóriu a charakter zrážky.

Prečo je Cartwheel zaujímavá

• Je to ukážkový prípad galaktickej kolízie a vzniku prstencovej štruktúry v dôsledku expanznej hustotnej vlny.
• Intenzívny starburst v prstenci poskytuje laboratórium na štúdium rýchlej tvorby hviezd, vzniku hviezdnych zhlukov a následného vývoja masívnych hviezd.
• Prítomnosť silných röntgenových zdrojov a rozdielne rozloženie rádiových a optických štruktúr ilustruje komplexné prepojenie medzi hviezdami, plynom a energetickými procesmi po kolízii.

Cartwheel zostáva predmetom intenzívneho pozorovacieho a teoretického skúmania: nové snímky z Hubbleovho vesmírneho teleskopu, rádioteleskopov a röntgenových observatórií naďalej odhaľujú detaily, ktoré pomáhajú lepšie pochopiť fyziku prstencových galaxií a dynamiku galaktických zrážok.