Student World

***tisková zpráva Evropské jižní observatoře 17/2012

Temná hmota je záhadnou nepozorovatelnou substancí, která může být detekována pouze nepřímo prostřednictvím gravitačního působení. Nová studie provedená týmem astronomů v Chile odhalila, že teorie jednoduše nesouhlasí s pozorováním. To by mohlo znamenat, že je nepravděpodobné, aby pokusy o přímou detekci částic temné hmoty na Zemi byly úspěšné.

Členové týmu použili dalekohled MPG/ESO o průměru zrcadla 2,2 m na observatoři La Silla i další teleskopy ke zmapování pohybů více jak 400 hvězd až do vzdálenosti 13 000 světelných let od Slunce. Na základě těchto údajů spočetli hmotnost materiálu v okolí Slunce, v objemu čtyřikrát větším, než jaký byl dosud kdy zkoumán.

„Množství hmoty, které jsme takto odvodili, se velmi dobře shoduje s tím, co v okolí Slunce vidíme – hvězdy, prach a plyn,“ říká vedoucí týmu Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile). „Což ale nenechává žádný prostor pro další materiál, který jsme očekávali – temnou hmotu. Naše výpočty však ukazují, že by se v provedených měřeních měla její přítomnost velmi jasně projevit. Ale prostě tam není!“  

Temná hmota je záhadná substance, kterou nelze pozorovat, ale která se projevuje svým gravitačním působením na okolní běžnou hmotu. Původně byla tato dodatečná forma látky navržena, aby pomohla vysvětlit, proč vnější části galaxií (včetně té naší) rotují tak rychle. V současnosti však hraje velmi výraznou úlohu také v teoriích popisujících vznik a vývoj galaxií samotných.

V současnosti panuje názor, že tato temná složka představuje asi 80 % hmoty ve vesmíru [1], a to bez ohledu na fakt, že vzdoruje všem pokusům o odhalení své povahy. Veškeré pokusy o detekci temné hmoty provedené v laboratořích na Zemi byly zatím neúspěšné.
 
Velmi pečlivým měřením pohybů mnoha hvězd, především těch ležících mimo rovinu Galaxie, mohli členové týmu zpětně vystopovat, kolik hmoty se zde nachází [2]. Pohyby jsou totiž důsledkem vzájemného gravitačního přitahování veškeré látky, bez ohledu na to, zda se jedná o hvězdy, nebo temnou hmotu.

Existující modely vývoje a rotace galaxií naznačují, že galaxie obklopuje halo temné hmoty. Teorie sice nemohou přesně předpovědět, jaký tvar toto halo má, ale očekávají výskyt významného množství temné hmoty v okolí Slunce. Vysvětlit nedostatek temné hmoty pozorovaný v této nové studii [3] však může pouze velmi nepravděpodobné rozložení temné hmoty – například halo s velmi protaženým tvarem.

Nové výsledky tedy znamenají, že je nepravděpodobné, aby pokusy o detekci temné hmoty na Zemi (pomocí sledování zřídkavých interakcí s normální hmotou) byly úspěšné.
 
„Přes tento nový výsledek Galaxie jistě rotuje mnohem rychleji, než je možné vysvětlit přítomností běžné hmoty. Takže, pokud temná hmota není tam, kde ji očekáváme, je potřeba nalézt nové řešení, které problém nedostatku hmoty vysvětlí. Naše výsledky jsou v rozporu s modely, které jsou v současnosti široce akceptovány. Záhada temné hmoty se tím dále prohloubila. Budoucí přehlídky, jako například prostřednictvím připravované družice ESA Gaia, budou zásadní pro překonání těchto problémů,“ uzavírá Christian Moni Bidin.

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

Poznámky

[1] Podle současných teorií je vesmír tvořen z běžné atomární látky (4 %), temné hmoty (23 %) a temné energie (73 %). Temná hmota tedy představuje více než 80 % hmoty vesmíru a na běžnou hmotu zbývá necelých 20 %. Zdá se však, že ve vesmíru je nejvíce zastoupena temná energie, o které se však předpokládá, že neovlivňuje pohyby hvězd uvnitř galaxií.

[2] Pozorování byla provedena pomocí spektrografu FEROS na dalekohledu MPG/ESO o průměru primárního zrcadla 2,2 m; přístrojem Coralie na Švýcarském dalekohledu Leonhard Euler Telescope o průměru 1,2 m; přístrojem MIKE na dalekohledu Magellan II a Echelle spektrografu na dalekohledu Irene du Pont Telescope. První dva dalekohledy se nacházejí v Chile. Celkem bylo v této práci zkoumáno více než 400 červených hvězd s různými výškami nad galaktickým rovníkem ve směru k jižnímu galaktickému pólu.

[3] Teorie předpovídají, že průměrné množství temné hmoty v části Galaxie, kde se nachází Slunce, se pohybuje v rozmezí 0,4-1,0 kg v objemu zhruba odpovídajícím velikosti Země. Nová měření ukazují, že skutečné množství v tomto objemu je mnohem nižší 0,00±0,07 kg.

autor Jiří Srba