Temná hmota se možná vyskytuje ve dvou skupenstvích a proto není všude
Foto: Ilustrační_Terranaut/PixabayJe tohle ten důvod, proč nevidíme temnou hmotu? Vědci sestavili kompletní model, ve kterém se temná hmota skládá ze dvou odlišných stavů různých částic oddělených malým hmotnostním štěpením.
Astronomové možná nevědí, co je temná hmota, ale vědí, že galaxie by měly obsahovat velké množství této neviditelné látky.
V souhvězdí Velké medvědice se nachází galaxie Messier 101. Jde o nejznámější galaxii známou jako Větrník. Stejně jako Mléčná dráha není ani Messier 101 ve vesmíru sama. V jejím sousedství se hojně nacházejí menší trpasličí galaxie. Jasné mlhoviny, které se táhnou přes velkou část galaxie tvoří oblaka zářícího vodíku, ve kterém vznikají nové hvězdy. V realitě září růžovočerveně, ale díky výběru zelených a infračervených filtrů, přes které byl pořízený snímek (níže), vypadají téměř jako bílé.
Díky studii jasnosti rudých obrů, provedli vědci pozorování zaměřené na přesné měření vzdáleností k řadě galaxií. Měřili až do vzdálenosti přibližně 30 milionů světelných let od Země. Kromě NGC 5477 obsahuje úvodní snímek v pozadí četné galaxie, včetně některých, které jsou viditelné přímo skrz NGC 5477. To slouží jako důkaz toho, že galaxie zdaleka nejsou pevné, neprůhledné objekty, ale ve skutečnosti jsou z velké části tvořené prázdným prostorem, který obklopuje hvězdy. Můžou ale objekty obývat prázdnotu?
Foto: ESA/Hubbleův teleskop a NASA/Tiskový zdroj EurekAlertAbsence gama záření neznamená, že tam nic není
Absence signálu sama o sobě může být signálem. Tato myšlenka je právě tou, která stojí za novou studií, jejímž cílem bylo předefinovat způsob, jakým hledáme temnou hmotu. Astronomové tak chtějí ukázat, že pro její přítomnost nemusí být nutné nacházet všude stejné „stopy“.
Studie konkrétně naznačuje, že i když v centru naší galaxie pozorujeme určitý typ signálu, jako je nadbytek gama záření, který by mohl být výsledkem anihilace částic temné hmoty, tak to zdaleka nestačí k vyloučení tohoto vysvětlení, když nelze detekovat stejný signál v jiných systémech, jako jsou například trpasličí galaxie.
To znamená, že temná hmota se ve skutečnosti nemusí skládat z jediné částice, ale z několika mírně odlišných složek, jejichž chování se liší v závislosti na kosmickém prostředí.
Přebytek gama záření v galaktickém centru
Co je to vlastně temná hmota? Už víme, že existuje a je všude ve vesmíru, ale protože jsme ji nikdy nemohli pozorovat, tak stále nevíme, co to přesně je. Mno…
Temná hmota je po celá desetiletí hlavním tématem kosmologů a astrofyziků, kteří se snaží pochopit její podstatu. Její přítomnost se odvozuje hlavně z gravitačních účinků, které vyvíjí na viditelnou hmotu, ale dosud žádná z navrhovaných hypotéz ji nedokázala potvrdit. Hledání proto pokračuje.
Mnoho předních modelů temné hmoty ji popisuje jako něco, co je tvořené částicemi. V některých z těchto scénářů se při setkání dvou částic můžou anihilovat a produkovat vysokoenergetické záření, jako jsou gama paprsky, které se astronomové snaží detekovat. Anihilace je fyzikální proces, při kterém částice a její antičástice (např. elektron a pozitron) při vzájemném střetu zanikají. Jejich hmotnost se přeměňuje na energii, obvykle ve formě fotonů (záření gama). Nejde o absolutní zničení, ale o přeměnu hmoty na jinou formu energie, nebo na nové částice.
Zdá se, že v současné době ve vesmíru existuje nadbytek fotonů, které pocházejí přibližně ze sférické oblasti, která obklopuje disk Mléčné dráhy. Tento nadbytek fotonů přeměněný na gama záření byl pozorovaný vesmírným dalekohledem Fermi Gamma-ray Space Telescope. Podle astreonomů by mohl být způsobený anihilací temné hmoty. Existují však i alternativní vysvětlení, podle nichž by emise gama záření mohly pocházet z astrofyzikálních zdrojů, jako jsou pulsary.
Aby vědci tuto otázku vyřešili, je nutné hledat jinde. Pokud jsou určité teorie temné hmoty pravdivé, měli bychom ji vidět v každé trpasličí galaxii.
Proč trpasličí galaxie
Trpasličí galaxie jsou velmi malé a slabé systémy, ale extrémně bohaté na temnou hmotu. Mají velmi malé astrofyzikální pozadí. Mají méně hvězd a méně běžného záření. Proto představují ideální prostředí pro hledání „čistých“ signálů.
Standardní teorie, které popisují temnou hmotu tvořenou částicemi, obecně předpovídají dvě možnosti, jak tyto částice anihilují. V nejjednodušším případě je pravděpodobnost anihilace konstantní a nezávisí na rychlosti částic. V tomto případě, pokud pozorujeme signál ve středu naší galaxie, měli bychom očekávat, že ho uvidíme i v jiných systémech bohatých na temnou hmotu, jako jsou právě trpasličí galaxie.
Ve druhém případě závisí pravděpodobnost anihilace na rychlosti částic. Vzhledem k tomu, že se částice temné hmoty v galaxiích pohybují velmi nízkými rychlostmi, tento typ interakce činí anihilaci extrémně vzácnou a proto je signál prakticky neviditelný. V tomto kontextu by absence signálu v trpasličích galaxiích ztěžovala detekovat nadbytek gama záření pozorovaného ve středu naší galaxie jako důsledku přítomnosti temné hmoty.
Vědci v této studii však popisují alternativní, složitější scénář, který by mohl vysvětlit absenci signálu v trpasličích galaxiích a zároveň zachovat interpretaci signálu pozorovaného v Mléčné dráze jako možného efektu temné hmoty.
Dvě různé částice
Vědci se snaží poukázat na to, že by mohl existovat jiný druh závislosti na prostředí, i když je pravděpodobnost anihilace ve středu galaxie konstantní. Temná hmota by ve skutečnosti mohla mít jednoduše řečeno dvě různé částice a aby tyto dvě různé částice mohly anihilovat, musí nejprve navzájem najít.
Pravděpodobnost, že se obě složky temné hmoty setkají aby anihilovaly by v tomto případě záviselo na poměru mezi těmito dvěma částicemi v každém astrofyzikálním systému. Tento poměr by se v galaxiích mohl lišit. Galaxie jako je ta naše, kde by oba typy částic mohly být přítomné v podobných poměrech, ale v trpasličích galaxiích by mohl být jejich poměr naopak silně nevyvážený. Tímto způsobem můžete získat velmi odlišné předpovědi emisí.
Model navržený Krnjaicem a jeho kolegy proto představuje flexibilnější alternativu k nejjednoduššímu standardnímu scénáři, protože umožňuje vysvětlit absenci signálu gama záření v trpasličích galaxiích, aniž by vyloučil původ signálu pozorovaného v Mléčné dráze pocházející z temné hmoty.
V budoucnu by mohl Fermiho gama-dalekoskop poskytnout přesnější data o trpasličích galaxiích a pomoci objasnit, zda tyto systémy emitují gama záření či nikoli. V principu by pozorování signálu bylo kompatibilní s podobným rozložením obou složek i v trpasličích galaxiích, zatímco jeho absence by mohla naznačovat, že jedna z nich je méně hojná. Tato interpretace však není jednoznačná a závisí na dalších astrofyzikálních faktorech, takže je nutné porovnat tento model s širším spektrem pozorování.
Zdroje: Gordan Krnjaic, teoretický fyzik z Fermiho národní urychlovací laboratoře (Fermilab) ve Spojených státech a jeden z autorů studie; https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2026/04/017; https://www.eurekalert.org/news-releases/1122403

Foto: Freepik/Volný zdroj
Foto: Kontroverzní astronom Avi Loeb opět ukazuje na kometu a tvrdí, že 41P jsou mimozemšťané |
Foto: Freepik
Foto: Thibaut Roger/Tiskový zdroj ETH Curich
Foto: ESO/C. Lawlor, R. F. van Capelleveen et al./ESO
Foto: ESO/C. Lawlor, R. F. van Capelleveen et al./ESO
Foto: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Foto: videomediaart/Pixabay
Foto: Laboratoř biologie spermií a embryí, Univerzita v Adelaide/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: Laboratoř biologie spermií a embryí, Univerzita v Adelaide/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: NASA/Unsplash
Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Björn Jónsson (JunoCam); Wong a kol. (2026, AGU Advances; HST a Juno MWR)/Laboratoř vesmírných věd na Kalifornské univerzitě v Berkeley
Foto: Astronomy Now/Greg Smye-Rumsby - https://astronomynow.com LICENCE CC BY 4.0 INT nebo ESA Standard License
Foto: ESA, Y. Naze/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: Planeta Mars_Ilustrační_CharlVera/Pixabay
Foto: NASA/JPL/UCLA/UiO/ETH Zurich_Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: NASA
Foto: NAOJ přes EurekAlert
Foto: Geraint Pratten, výzkumný pracovník Královské společnosti, Birminghamská univerzita / EurekAlert
Foto: ESO/L. Calçada
Foto: ESO/Y. Yang a kol.
Foto: Ilustrační/Terranaut/Pixabay
Foto: Obrázek s laskavým svolením Navida Marviho/Carnegie Science/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: Openverse
Foto: Ilustrační / Yuri_B / Pixabay
Foto: Ilustrace pomocí AI/sergei_spas/Pixabay
Foto: Ilustrační_PEBF/Pixabay
Foto: Ilustrační_CharlVera/Pixabay
Foto: Simona J. Miller/Caltech/TiskovurekAlertý zdroj EEurek
Foto: LIGO/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: CaveRnDish1/Pixabay
Foto: NASA/JPL-Caltech/K. Miller (Caltech/IPAC)
Foto: ISS/Pexels