Student World

Ať už se rozhodneme pro skoro libovolnou hodnotu kosmologické konstanty a pro rychlost rozpínání vesmíru, veškeré dosud pozorované výsledky nás vedou k závěru, že drtivou většinu hmotnosti galaxií představuje temná hmota. Víme o ní z jejího gravitačního působení, jinak ji však nedokážeme detekovat. Jak řeší problém temné hmoty americký astronom Robert P. Kirshner ve své knize Výstřední vesmír?

Kirshner v první řadě vyvrací názor, podle kterého je temná hmota tvořena normálními baryony, jen nezářícími. Ve své úvaze se odvolává především na způsoby tvorby helia krátce po velkém třesku. Ve chvíli, kdy teplota poklesla natolik, aby helium přežilo srážky s fotony, se deuterium přeměnilo na helium a tato reakce byla jednosměrná. Když teplota vesmíru poklesla ještě více, syntéza hélia ustane (jak vidno, hélium nevzniká pouze z vodíku v jádrech hvězd, ale bylo zčásti uvařeno už krátce po velkém třesku).
Do dnešní doby zbyla z počátků vesmíru trocha deuteria. Z množství tohoto deuteria dokážeme vypočítat, jaká byla hustota hmoty v době tvorby helia i v době, kdy se ještě blíže velkému třesku vytvářelo samotné deuterium – přesněji řečeno nám vyjde, jaká byla hustota baryonové hmoty. Řadou extrapolací a porovnáním s hustotou hmoty, kterou dnes můžeme detekovat díky jejímu gravitačnímu působení, nám pak vychází, že jen naprosté minimum vesmírné hmoty je z částic, ze kterých se skládá naše tělo/naše sluneční soustava.
Kirshner uvažuje, zda by za temnou hmotu mohla být odpovědná neutrina. Ta sice mají téměř jistě nenulovou klidovou hmotnost, nicméně velmi malou (ostatně dlouho nebylo jasné ani to, zda není nulová, je tedy skutečně VELMI malá). Kolik by neutrin muselo být, aby převážily hmotnost hvězd a černých děr? Jejich skutečná hustota je o mnoho řádů nižší.

Špetka temných baryonů, špetka neutrin – a co tedy zbývá dál? Fyzikové mají pro hypoteticky předpokládané částice už i jména jako axion a neutralino. Neutralino je, jak už z názvu vyplývá, něco jako neutrino, má však mnohem větší hmotnost. Neinteraguje silnou ani elektromagnetickou silou. Může procházet i našimi těly a nijak ho nezaregistrujeme.
Teoretičtí předpověděli hmotnost i další vlastnosti axionu a neutralina, v praxi se však tyto částice dosud detekovat nepodařilo. Nicméně aparatury, které by měly fungovat jako detektory neutralin, se již budují…

Zdroj: Robert P. Kirshner: Výstřední vesmír, Paseka, Praha, 2005

autor Pavel Houser