Pavučina temné hmoty propojuje galaxie

Roman Polach  |  Vesmír

Temná hmota se zřejmě nekoncentruje pouze v blízkosti galaxií, ale vyplňuje celý vesmírný prostor. Stále ale nevíme, z čeho se tato záhadná substance skládá.

Vědci už dlouhou dobu vědí, že velkou část hmoty v galaxiích a kolem nich tvoří temná hmota. Nemůžeme ji sice vidět, ale její existenci dokážeme odhalit díky jejímu gravitačnímu působení.

Podle studie japonských vědců v časopise The Astrophysical Journal , která zkoumala rozložení temné hmoty, se ale temná hmota nachází i daleko v mezigalaktickém prostoru. Vyplňuje tak celý vesmír. Model temné hmoty, který vytvořili pomocí počítačové simulace, má tvar jakési pavučiny, která označuje regiony s vysokou hustotou temné hmoty. Temná hmota se však nachází i v tmavých regionech, jen je její koncentrace nižší.

Rozložení temné hmoty ve vesmíru. Oblasti s větší hustotou se zobrazují světleji. Zdroj: ipmu.jp
Rozložení temné hmoty ve vesmíru. Oblasti s větší hustotou se zobrazují světleji. Zdroj: ipmu.jp

Japonští vědci vytvořili model za využití efektu gravitační čočky. Ta způsobuje, že hmotné objekty svým gravitačním působením zakřivují světelné paprsky vycházející například ze vzdálených galaxií. Jak to funguje, můžeme vidět na videu. Ilustruje, jak hmotný objekt (patrně černá díra) ohýbá světlo galaxie, nacházející se za ním.

„Ve skutečnosti nemůžete ukázat na nějakou galaxii a říct, že je zkreslená o tolik a o tolik,“ vysvětluje na svém blogu astronom Phil Plait. „Ale víme, jaký by galaxie zhruba měly mít tvar, takže když jich zmapujeme miliony, můžeme statisticky ukázat, jak se odchylují od očekávaného tvaru. To nám řekne něco o temné hmotě mezi nimi a námi, a tato informace byla použita japonskými vědci jako test jejich počítačového modelu chování temné hmoty.“

Podle autorů studie neexistuje ve vesmíru nic jako „prázdný prostor.“ Každý kousek prostoru je zaplněn temnou hmotou.

Všechny experimenty se možná mýlí

Ani tento výzkum však neozřejmil, co to temná hmota vlastně je. K tomu bychom ji potřebovali detekovat nejlépe přímo v laboratoři. O to se v současnosti pokouší celá řada experimentů, které obvykle probíhají hluboko v podzemí, aby citlivou aparaturu nerušilo kosmické záření.

A zde přichází záhada. V minulosti už několik experimentů s názvy jako DAMA, COGENT nebo CRESST přišly s výsledky, které byly interpretovány jako přímá detekce temné hmoty. Jenže tyto výsledky spolu úplně nesouhlasí a jiné experimenty jsou s nimi v přímém rozporu, protože nenašly nic.

Například detektor CDMS, který se nachází v železném dole Soudan ve státě Minnesota zhruba 700 metrů pod zemí, na stejném místě jako experiment CRESST, zatím žádnou temnou hmotu neobjevil. V tuto chvíli není zcela jasné, který experiment se mýlí, popřípadě jestli se nemýlí všechny.

Temnou hmotu nedokázal objevit ani Fermi

„Částice temné hmoty by mohly interagovat různým způsobem s protony a s neutrony, nebo mohou skákat ze stavů s nižší energií do stavů s vyšší energií, stejně jako elektrony v atomu. Takové vlastnosti by mohly vysvětlit zjevné rozpory mezi experimenty, ale pro změnu by byly v rozporu s oblíbenou teorií částicové fyziky zvanou supersymetrie.,“ uvedl časopis Nature.

Jiný způsob detekce temné hmoty, který vědci zkouší, je za pomoci gama záření, které by mělo vznikat při srážkách těchto částic ve vzdálených galaxiích. Jenže ani nejnovější data Fermiho vesmírného teleskopu, který měří gama záření přicházející z okolních galaxií, temnou hmotu nedokázala objevit. Záhada tak stále trvá. Naštěstí vědci citlivost svých detektorů dále vylepšují a sbírají další data, řešení této hádanky bychom se tak mohli při troše štěstí dočkat v blízké době.

Nejčtenější