temná hmota | Svět2000

Temná hmota se možná vyskytuje ve dvou skupenstvích a proto není všude

13. 4. 2026 Iveta Mauci 0 komentářů 7 min read 39 Zobrazení Galaxie, gama záření, skupenství, temná hmota, vesmír, záblesky gama

Nové Vesmír Vesmírné objevy

Je 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?

Popis: Na snímku se nachází NGC 5477, jedna z trpasličích galaxií ve skupině Messier 101, která je předmětem tohoto snímku z Hubbleova vesmírného dalekohledu NASA/ESA. Bez zjevné struktury, ale s viditelnými známkami probíhajícího zrodu hvězd, vypadá NGC 5477 velmi podobně jako typická trpasličí nepravidelná galaxie. Tento snímek je kombinací expozic pořízených přes zelené a infračervené filtry pomocí Hubbleova dalekohledu Advanced Camera for Surveys. Zorné pole je přibližně 3,3 x 3,3 úhlových minut.

Absence 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

Nejhlubší a největší podzemní laboratoř na světě bude lovit temnou hmotu

26. 1. 2024 Petr Kovanda 1 komentář 2 min read 1275 Zobrazení Čína, laboratoř, nejhlubší, podzemí, prostor, temná hmota, ultračistý

Technologie TOP 10 Věda Vesmír

Pod horami v jihozápadní Číně se právě otevřela nejhlubší a největší podzemní laboratoř na světě. Toto rozsáhlé naleziště je domovem vědců, kteří se věnují lovu temné hmoty, píše Science times.

Výzvy při odhalování temné hmoty

V obrovském vesmíru se velikost viditelné hmoty liší od prachového zrna po planetu nebo mlhovinu. Bez ohledu na to, jak masivní vypadají, tvoří pouze asi 5 % celkové hmotnosti vesmíru, zbývajících 95 % tvoří temná hmota a temná energie.

Temná hmota je hypotetická látka, která by mohla být zodpovědná za organizaci galaxií ve velkém měřítku. Je to neviditelná součást vesmíru, jejíž přítomnost lze rozeznat pouze podle gravitační přitažlivosti spíše než z jeho svítivosti.

Je těžké přímo detekovat temnou hmotu, protože je velmi malá pravděpodobnost, že bude interagovat s viditelnou hmotou. Kromě toho všudypřítomné kosmické záření také značně zasahuje do úsilí fyziků o detekci temné hmoty.

Z tohoto důvodu musí být úsilí o detekci temné hmoty prováděno s laboratoří, která dokáže odstínit kosmické záření a poskytnout výzkumné prostředí a zařízení s mělkým radiačním pozadím. USA, Japonsko a další evropské země vybudovaly podzemní laboratoře, které tento požadavek splňují.

Rekordní výzkumné zařízení

V roce 2009 začaly Tsinghua University a Yalong River Hydropower Development Company, Ltd. stavět první fázi China Jinping Underground Laboratory ( CJPL ). Bylo to asi 1,5 míle ( 2 400 metrů) pod horou Ťin- pching v autonomní prefektuře Liangshan Yi v Sichuanu .

Projekt první generace, nazvaný CJPL -I, byl dokončen a uveden do provozu na konci roku 2010. Má kapacitu místnosti téměř 4 000 m3. Laboratoř je kvůli své tlusté stěně vystavena jen nepatrnému toku kosmického záření, což je pouhá stomiliontina toho, co se nachází na povrchu. Tento projekt také povýšil experimenty přímé detekce temné hmoty v zemi na pokročilou úroveň na globální scéně.

Vzhledem k rostoucímu seznamu úspěchů v první fázi CJPL se úřady domnívaly, že výzkumníci potřebují více prostoru k provádění dalších studií. V roce 2014 se Yalong River Hydropower Development Company, Ltd. a Tsinghua University dohodly na vybudování druhé fáze s rozšířenou kapacitou místnosti asi 330 000 kubických metrů.

Druhá fáze projektu, zařízení na pozadí hlubokého podzemí a ultra-nízkého záření pro hraniční fyzikální experimenty (DURF), je oslavováno jako největší a nejhlubší ultračistý podzemní prostor pro vědecký výzkum. Je tam umístěno celkem 10 týmů z různých univerzit a výzkumných institucí, aby odhalily jednu z největších záhad vesmíru.

Stavba zařízení začala v prosinci 2020 a skončila v prosinci 2023. Překonala dosavadní rekord nejhlubší a nejrozsáhlejší podzemní výzkumné laboratoře Laboratori Nazionali del Gran Sasso v Itálii. Aby bylo zajištěno co nejčistší prostředí pro DURF, museli stavitelé splnit požadavky na extrémně nízkou radiaci prostředí, ultranízký tok kosmického záření, ultračistý prostor a nedostatečnou koncentraci radonu. Kromě toho musí mít všechny materiály a vybavení také radiaci pozadí menší než trojnásobek úrovně radioaktivity hornin obklopujících jeskyni.

Očekává se, že jako hlavní čínský národní projekt se zařízení vyvine v platformu světové třídy integrující několik disciplín, jako je jaderná astrofyzika, fyzika částic a vědy o živé přírodě.

Vědci objevili sousední galaxii plnou temné hmoty

30. 9. 2022 Iveta Mauci 3 min read 464 Zobrazení Galaxie, sousední galaxie, temná hmota, vesmír

Nové TOP 10 Vesmír Zajímavosti

Malá satelitní galaxie (zelená koule vlevo dole) Mléčné dráhy – nazvaná Sagittarius – byla pozorována ze Země prostřednictvím obřích laloků gama záření (neboli Fermiho bubliny, fialové oblasti pod a nad galaxií). Ačkoli je Střelec napěchovaný temnou hmotou, je nepravděpodobné, že by to byla příčina pozorované emise.

Vědci použili gama záření k detekci malé sousední galaxie

Podle nové studie nedávno publikované v časopise Nature Astronomy, objevil mezinárodní tým výzkumníků, malou satelitní galaxii Mléčné dráhy naplněnou temnou hmotou, ale její emise jsou pravděpodobně důsledkem milisekundových pulsarů vystřelujících kosmické částice, napsal SciTechDaily.

Střed naší galaxie vyfukuje pár obrovských bublin gama záření o délce 50 000 světelných let (purpurové struktury na obrázku výše). Tento jev ve tvaru přesýpacích hodin byl pozorován pomocí Fermiho gama kosmického dalekohledu zhruba před deseti lety, ale jeho původ zůstal záhadou.

Tyto radiační laloky jsou známé jako Fermiho bubliny a jsou pokryty několika záhadnými substrukturami velmi jasné emise gama záření. Fermiho kokon, jedna z nejjasnějších oblastí v jižním laloku (zvětšený na obrázku níže), byl kdysi považován za výsledek předchozích výbuchů ze supermasivní černé díry v galaxii.

Mezinárodní tým výzkumníků vedený bývalým výzkumníkem projektu Kavliho institut pro fyziku a matematiku vesmíru (Kavli IPMU) Oscarem Maciasem a docentem Australské národní univerzity Rolandem Crockerem, včetně Kavliho. Návštěvníci IPMU Shunsaku Horiuchi a Shin’ichiro Ando analyzovali data z vesmírných teleskopů GAIA a Fermi, aby odhalili, že Fermiho kokon je ve skutečnosti způsoben emisí z trpasličí galaxie Sagittarius.

Obrázek 2. Gama snímek Fermiho bublin (modrá) překrytý na mapě hvězd RR Lyrae (červená) pozorovaných dalekohledem GAIA.
Tvar a orientace trpaslíka Sagittarius (Sgr) dokonale odpovídá Fermiho kokonu – jasné substrukturě záření gama v jižní části Fermiho bublin.
To je silný důkaz, že Fermiho kokon je způsoben energetickými procesy probíhajícími v souhvězdí Střelce, který se z našeho pohledu nachází za Fermiho bublinami.

Tato satelitní galaxie Mléčné dráhy je vidět přes Fermiho bubliny z naší pozice na Zemi (obrázek 1). Díky své těsné oběžné dráze kolem naší Galaxie a předchozím průchodům galaktickým diskem ztratil většinu svého mezihvězdného plynu a mnoho jeho hvězd bylo vytrženo z jádra do protáhlých proudů.

Vzhledem k tomu, že souhvězdí Střelce bylo v klidu – bez plynu a bez hvězdných jeslí – existovalo jen několik možností vysvětlení pro jeho emisi gama záření, včetně: 1) populace neznámých milisekundových pulsarů nebo 2) anihilací temné hmoty.

Milisekundové pulsary jsou pozůstatky určitých typů hvězd, podstatně hmotnějších než Slunce, které se nacházejí v blízkých binárních systémech, ale nyní vystřelují kosmické částice v důsledku jejich extrémních rotačních energií. Elektrony vypálené milisekundovými pulsary se srazí s nízkoenergetickými fotony kosmického mikrovlnného pozadí, které je pohání k vysokoenergetickému záření gama.

Vědci prokázali, že zámotek gama záření lze vysvětlit milisekundovými pulsary u trpasličí planety Střelce, a proto odmítli vysvětlení temné hmoty.

Jejich objev vrhá světlo na milisekundové pulsary jako účinné urychlovače vysoce energetických elektronů a pozitronů a také naznačuje, že podobné fyzikální procesy by mohly probíhat i v jiných trpasličích satelitních galaxiích Mléčné dráhy.

„To je důležité, protože výzkumníci temné hmoty dlouho věřili, že pozorování gama paprsků z trpasličího satelitu, by bylo znamením kouřící zbraně pro zničení temné hmoty.“

„Naše studie si vynucuje přehodnocení schopností vysokoenergetických emisí klidových hvězdných objektů, jako jsou trpasličí sféroidní galaxie, a jejich role jako hlavních cílů pro hledání anihilace temné hmoty,“ řekl Macias.

Zdroj: SciTechDaily

Foto: Mezinárodní centrum pro radioastronomický výzkum (ICRAR)/Tiskový zdroj EurekAlert
Trysky černé díry mají nesmírnou sílu, výkon odpovídá energii 10 000 Sluncí
Foto: Estonská univerzita biologických věd/Kristina Haan/Tiskový zdroj EurekAlert
První klonované hříbě úspěšného sportovního koně
Foto: Ilustrační_myshion/Pixabay
Světlo uvnitř těla? Tohle je nová technologie nejen ultrazvuku, má to ale háček
Foto: ESO
Co je to za duhovou bublinu uprostřed vesmíru?
$galaxy, black hole, universe, fractal, stars, milkyway, cosmos, black hole, black hole, black hole, black hole, black hole, milkyway, milkyway$ Foto: Ilustrační_SkieTheAce/Pixabay
Fermilab přepisuje fyziku magnetické anomálie v „prázdném“ prostoru
Foto: Ilustrační_Terranaut/Pixabay
Temná hmota se možná vyskytuje ve dvou skupenstvích a proto není všude

Fyzici budou hledat temnou hmotu na Zemi ve zlatém dole

21. 8. 2022 Iveta Mauci 2 min read 464 Zobrazení Austrálie, temná hmota, vesmír, Země, zlatý důl

Technologie TOP 10 Zajímavosti

Nová podzemní laboratoř, která vrhne světlo na temnou hmotu

Fyzici z Australské organizace pro jadernou vědu a technologii se chystají použít zlatý důl k hledání temné hmoty. Informovala o tom tisková služba organizace ANSTO. Důl se nachází více než kilometr pod zemí ve státě Victoria v Austrálii.

Místo již bylo přeměněno na Stawellskou podzemní fyzikální laboratoř pro studium temné hmoty.

Předpokládá se, že temná hmota tvoří přibližně 85 % celkové hmoty vesmíru. Pro jeho studium vytvořili fyzici detektory temné hmoty SABER, které se skládají z nádoby naplněné 12 tunami kapalného scintilátoru. Tento materiál je založen na organickém rozpouštědle, lineárním alkylbenzenu, a je smíchán s fluorescenčními chemikáliemi. Vědci díky němu budou moci vidět temnou hmotu.

Teoretici předpokládají, že temná hmota je neviditelná a neznámá látka, která tvoří asi 85 procent hmoty vesmíru.

Mezi mnoha hádankami by první detekce temné hmoty lidstva potvrdila teorii, že to byly částice temné hmoty, které poskytly gravitační semena pro formování galaxií.

Problémem je, že zatímco jeho účinky byly pozorovány, temná hmota zůstala neodhalena. O jeho povaze není známo mnoho. Australští vědci používají k detekci temné hmoty laboratoř a speciální přístroje.

Na vývoji laboratoře se podíleli partneři z univerzit v Melbourne, Adelaide a Swinburne, ANU, ANSTO a Stawell Gold Mines.

Součástí laboratoře, která se nachází v části již nepoužívaného zlatého dolu Stawell, je výzkumná hala o délce 33 metrů, šířce 10 metrů a výšce 12,3 metrů. Při jeho výstavbě bylo vytěženo kolem 4 700 metrů krychlových horniny.

Federální a viktoriánská vláda přispěly na projekt 5 milionů dolarů. Studium temné hmoty podle vědců odhalí tajemství vzniku vesmíru.

Zdroj: ANSTO

photography of purple and green aurora beam below grey space satellite

Ve vesmíru je několik nevysvětlitelných podivných objektů

20. 6. 2022 Petr Kovanda 6 min read 568 Zobrazení Galaxie, temná hmota, vesmír, záhady

TOP 10 Záhady

Není pochyb o tom, že vesmír je divný. Stačí se podívat ven a uvidíte všemožnou podivnou, samoreprodukující se flóru a faunu, plazící se po modré kouli poloroztavené horniny pokryté tenkou tvrdou skořápkou a pokrytou jemným filmem plynů. Přesto naše vlastní planeta představuje nepatrný zlomek zvláštních jevů, které lze nalézt v celém vesmíru. A astronomové každý den přinášejí nová překvapení. V této galerii se podíváme na některé z nejpodivnějších objektů ve vesmíru, napsal server livescience.com.

Tajemné rádiové signály

Od roku 2007 vědci přijímají ultrasilné, ultrajasné rádiové signály trvající pouze několik milisekund. Tyto záhadné záblesky byly nazývány rychlými rádiovými záblesky (FRB) a zdá se, že pocházejí ze vzdálenosti miliard světelných let (nejsou to mimozemšťané, nikdy to nejsou mimozemšťané). Nedávno se vědcům podařilo zachytit opakující se FRB, který zablikal šestkrát za sebou, což je druhý takový signál, jaký kdy byl spatřen a který by jim mohl pomoci tuto záhadu rozluštit.

Nukleární látky

Nejsilnější látka ve vesmíru vzniká ze zbytků mrtvé hvězdy. Podle simulací mohou protony a neutrony ve scvrklé slupce hvězdy podléhat šílenému gravitačnímu tlaku, který je stlačuje do spleti materiálu připomínajícího linguini, který by praskl. Ale pouze pokud na ně působíte 10 miliardkrát silou potřebnou k rozbití oceli.

Haumea má prsteny

Trpasličí planeta Haumea, která obíhá v Kuiperově pásu za Neptunem, je již neobvyklá. Má zvláštní protáhlý tvar, dva měsíce a den, který trvá pouhé 4 hodiny, což z něj dělá nejrychleji se točící velký objekt ve sluneční soustavě. Ale v roce 2017 se Haumea stala ještě podivnější, když astronomové sledovali, jak prochází před hvězdou a všimli si extrémně tenkých prstenců, které kolem ní obíhají, pravděpodobně v důsledku srážky někdy v dávné minulosti.

Měsíc s Měsícem

Co je lepší než měsíc? Měsíc obíhající kolem měsíce, který internet nazval měsíčním měsícem. Měsíční měsíce, známé také jako subměsíce, moonitos, grandmoons, moonettes a moooons, jsou stále pouze teoretické, ale nedávné výpočty naznačují, že na jejich vzniku není nic nemožného. Možná astronomové jednoho dne jeden objeví.

Galaxie bez temné hmoty?

Temná hmota, neznámá látka tvořící 85 procent veškeré hmoty ve vesmíru. Je zvláštní. Vědci jsou si ale jisti alespoň jednou věcí: Temná hmota je všude. Členové týmu se tedy škrábali na hlavě nad zvláštní galaxií, kterou spatřili v březnu 2018 a která se zdála že neobsahovala téměř žádnou temnou hmotu. Následná práce naznačovala, že nebeská podivnost ve skutečnosti obsahovala temnou hmotu, ačkoli tento nález paradoxně propůjčil důvěryhodnost alternativní teorii předpokládající, že temná hmota vůbec neexistuje. Dejte to dohromady, astronomové!

Nejbizarnější hvězda

Když astronomka Tabetha Boyajian z Louisianské státní univerzity a její kolegové poprvé spatřili hvězdu známou jako KIC 846285, byli šokováni. Objekt , přezdívaný Tabbyho hvězda, klesal v jasnosti v nepravidelných intervalech a po lichou dobu, někdy až o 22 procent. Byly uplatněny různé teorie, včetně možnosti mimozemské megastruktury, ale v současnosti většina výzkumníků věří, že hvězdu obklopuje abnormální prstenec prachu, který způsobuje ztmavnutí.

Vysoce elektrický Hyperion

Titul nejpodivnějšího měsíce ve sluneční soustavě by mohl připadnout mnoha nebeským objektům, Jupiterově příliš vulkanické Io, Neptunově gejzíru chrlícímu Triton. Ale jeden z nejpodivnějších je Saturnův Hyperion, pemzovitá nepravidelná skála posetá četnými krátery. Kosmická sonda Cassini NASA, která v letech 2004 až 2017 navštívila systém Saturn, také zjistila, že Hyperion byl nabit „paprskem částic“ statické elektřiny proudící do vesmíru.

Vodící neutrino

Jediné, vysokoenergetické neutrino, které zasáhlo Zemi 22. září 2017, nebylo samo o sobě tak výjimečné. Fyzici z IceCube Neutrino Observatory v Antarktidě vidí neutrina podobné energetické úrovně alespoň jednou za měsíc. Tento byl ale výjimečný, protože jako první dorazil s dostatkem informací o svém původu, aby astronomové mohli nasměrovat dalekohledy směrem, odkud přicházel. Zjistili, že byla na Zemi vržena před 4 miliardami let planoucím blazarem, supermasivní černou dírou v centru galaxie, která pohlcovala okolní materiál.

Živá fosilní galaxie

DGSAT I je ultradifuzní galaxie (UDG), což znamená, že je velká jako galaxie jako Mléčná dráha, ale její hvězdy jsou rozprostřeny tak tence, že je téměř neviditelná. Když však vědci v roce 2016 viděli strašidelný DGSAT 1, všimli si, že sedí úplně sám, zcela na rozdíl od jiných UDG, které se obvykle nacházejí ve shlucích. Jeho charakteristiky naznačují, že slabý objekt vznikl během velmi odlišné éry ve vesmíru, asi 1 miliardu let po velkém třesku, což z DGSAT 1 dělá živoucí fosilii.

Dvojitý Quasar Image

Masivní předměty zakřivují světlo natolik, že mohou zkreslit obraz věcí za nimi. Když výzkumníci použili Hubbleův vesmírný teleskop k pozorování kvasaru z raného vesmíru, použili jej k odhadu rychlosti rozpínání vesmíru a zjistili, že se dnes rozpíná rychleji než tehdy. Ccož je zjištění, které nesouhlasí s jinými měřeními. Nyní fyzici potřebují zjistit, zda jsou jejich teorie špatné, nebo zda se děje něco jiného divného.

Infračervený proud z vesmíru

Neutronové hvězdy jsou extrémně husté objekty vzniklé po smrti běžné hvězdy. Normálně vyzařují rádiové vlny nebo vysokoenergetické záření, jako je rentgenové záření, ale v září 2018 astronomové našli dlouhý proud infračerveného světla pocházejícího z neutronové hvězdy vzdálené 800 světelných let od Země – něco, co dosud nebylo pozorováno. Výzkumníci navrhli, že by signál mohl generovat disk prachu obklopující neutronovou hvězdu, ale konečné vysvětlení dosud nebylo nalezeno.

Polární záře planety

Galaxií se pohybují darebné planety, které byly gravitačními silami odmrštěny pryč od své mateřské hvězdy. Jedna zvláštní zvláštnost v této třídě je známá jako SIMP J01365663+0933473, objekt o velikosti planety vzdálený 200 světelných let, jehož magnetické pole je více než 200krát silnější než to Jupiterovo. To je dostatečně silné na to, aby v jeho atmosféře generovalo zábleskové polární záře, které lze vidět pomocí radioteleskopů.

Zdroj: livescience.com

11 nezodpovězených otázek o temné hmotě

18. 4. 2022 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 10 min read 515 Zobrazení DAMA/LIBRA, Galaxie, temná hmota, vesmír

Nové TOP 10 Zajímavosti

Ve 30. letech 20. století si švýcarský astronom Fritz Zwicky všiml, že galaxie ve vzdálené hvězdokupě se navzájem obíhají mnohem rychleji, než by měly vzhledem k množství viditelné hmoty, kterou měly. Navrhl, že neviditelná látka, kterou nazval temná hmota, by mohla gravitačně přitahovat tyto galaxie. Od té doby vědci potvrdili, že tento tajemný materiál lze nalézt v celém vesmíru a že je šestkrát hojnější než normální hmota, která tvoří běžné věci, jako jsou hvězdy a lidé. Přestože temnou hmotu vidí v celém vesmíru, vědci se nad ní většinou stále škrábou na hlavě. Zde je 11 největších nezodpovězených otázek o temné hmotě, které zveřejnil server livescience.com.

1| Co je temná hmota?

Za prvé a možná nejvíce matoucí, výzkumníci si stále nejsou jisti, co přesně temná hmota je. Původně se někteří vědci domnívali, že chybějící hmotu ve vesmíru tvoří malé slabé hvězdy a černé díry, ačkoli podrobná pozorování neobjevila ani zdaleka dost takových objektů, aby vysvětlila vliv temné hmoty, jak uvedl fyzik Don Lincoln z amerického ministerstva. Fermilab z Energy dříve psal pro Live Science . Současným hlavním uchazečem o plášť temné hmoty je hypotetická částice zvaná slabě interagující masivní částice nebo WIMP, která by se chovala jako neutron, kromě toho, že by byla 10 až 100krát těžší než proton, jak napsal Lincoln. Tato domněnka však vedla pouze k dalším otázkám – například…

2| Dokážeme detekovat temnou hmotu?

Pokud je temná hmota vyrobena z WIMP, měla by být všude kolem nás, neviditelná a stěží zjistitelná. Tak proč jsme ještě žádné nenašli? I když by s běžnou hmotou příliš neinteragovaly, vždy existuje určitá malá šance, že částice temné hmoty by mohla zasáhnout normální částici, jako je proton nebo elektron, když cestuje vesmírem. Vědci tedy stavěli experiment za experimentem, aby studovali obrovské množství obyčejných částic hluboko pod zemí, kde jsou chráněny před rušivým zářením, které by mohlo napodobit srážku částic temné hmoty. Problém? Po desetiletích hledání ani jeden z těchto detektorů neučinil věrohodný objev. Začátkem tohoto roku ohlásil čínský experiment PandaX nejnovější nedetekci WIMP. Zdá se pravděpodobné, že částice temné hmoty jsou mnohem menší než WIMP, řekl tehdy pro Live Science. Paul vysvětluje: Temná hmota Paul Sutter vysvětluje, co je temná hmota a jak fyzici vědí, že neviditelná látka existuje.

3| Skládá se temná hmota z více než jedné částice?

Obyčejná hmota se skládá z každodenních částic, jako jsou protony a elektrony, a také celá zoologická zahrada z exotičtějších částic, jako jsou neutrina, miony a piony. Někteří výzkumníci si tedy kladli otázku, zda temná hmota, která tvoří 85 procent hmoty ve vesmíru, může být také stejně komplikovaná. „Neexistuje žádný dobrý důvod předpokládat, že veškerá temná hmota ve vesmíru je postavena z jednoho typu částic,“ řekl fyzik Andrey Katz z Harvardské univerzity Space.com, sesterské stránce Live Science. Tmavé protony by se mohly spojit s tmavými elektrony a vytvořit temné atomy, které by produkovaly konfigurace tak rozmanité a zajímavé, jako jsou ty, které se nacházejí ve viditelném světě, řekl Katz. Zatímco takové návrhy byly stále více představovány ve fyzikálních laboratořích, přijít na způsob, jak je potvrdit nebo vyvrátit, zatím vědcům unikalo.

4| Existují temné síly?

Spolu s dalšími částicemi temné hmoty existuje možnost, že temná hmota zažívá síly podobné těm, které pociťuje běžná hmota. Někteří výzkumníci hledali „temné fotony“, které by byly jako fotony vyměňované mezi normálními částicemi, které dávají vznik elektromagnetické síle, kromě toho, že by je pociťovaly pouze částice temné hmoty. Fyzici v Itálii se připravují na rozbití paprsku elektronů a jejich antičástic, známých jako pozitrony, na diamant, jak již dříve uvedla Live Science . Pokud tmavé fotony existují, páry elektron-pozitron by mohly anihilovat a vytvořit jednu z podivných částic přenášejících sílu, což by potenciálně otevřelo zcela nový sektor vesmíru.

5| Mohla by být temná hmota vyrobena z axionů?

Jak fyzici stále více přestávají milovat WIMP, další částice temné hmoty si začínají získávat přízeň. Jednou z hlavních náhrad je hypotetická částice známá jako axion, která by byla extrémně lehká, možná jen 10 zvednutá na 31. mocninu méně hmotné než proton. Axiony se nyní hledají v několika experimentech. Nedávné počítačové simulace zvýšily možnost, že by tyto axiony mohly tvořit objekty podobné hvězdám, které by mohly produkovat detekovatelné záření, které by bylo docela podobné záhadným jevům známým jako rychlé rádiové záblesky, jak již dříve uvedla Live Science .

6| Jaké jsou vlastnosti temné hmoty?

Astronomové objevili temnou hmotu prostřednictvím jejích gravitačních interakcí s běžnou hmotou, což naznačuje, že toto je její hlavní způsob, jak dát najevo svou přítomnost ve vesmíru. Ale když se výzkumníci snaží pochopit skutečnou povahu temné hmoty, mají pozoruhodně málo co dělat. Podle některých teorií by částice temné hmoty měly být svými vlastními antičásticemi, což znamená, že dvě částice temné hmoty by při setkání jedna s druhou anihilovaly. Experiment Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) na Mezinárodní vesmírné stanici pátrá po příznacích této zániku od roku 2011 a zachytil již stovky tisíc událostí. Vědci si stále nejsou jisti, zda pocházejí z temné hmoty, a signál jim ještě musí pomoci určit, co přesně temná hmota je.

7| Existuje temná hmota v každé galaxii?

Protože temná hmota tak masivně převažuje nad běžnou hmotou, často se říká, že temná hmota je řídící silou, která organizuje velké struktury, jako jsou galaxie a galaktické kupy. Bylo tedy zvláštní, když začátkem tohoto roku astronomové oznámili, že našli galaxii s názvem NGC 1052-DF2, která zdánlivě neobsahuje téměř žádnou temnou hmotu. „Temná hmota zjevně není podmínkou pro vytvoření galaxie,“ řekl tehdy Pieter van Dokkum z Yale University Space.com . Během léta však samostatný tým zveřejnil analýzu naznačující, že van Dokkumův tým špatně změřil vzdálenost ke galaxii, což znamená, že její viditelná hmota byla mnohem slabší a lehčí než první nálezy a že větší část její hmoty byla v temné hmotě, než byla dříve navrženo.

8| Jak je to s výsledky DAMA/LIBRA?

Dlouhodobou záhadou ve fyzice částic jsou záhadné výsledky evropského experimentu známého jako DAMA/LIBRA. Tento detektor – umístěný v podzemním dole pod horou Gran Sasso v Itálii – hledal periodickou oscilaci v částicích temné hmoty. Tato oscilace by měla vzniknout, když se Země pohybuje na své oběžné dráze kolem Slunce při průletu galaktickým proudem temné hmoty obklopujícím naši sluneční soustavu, někdy nazývanou vítr temné hmoty. Od roku 1997 DAMA/LIBRA tvrdila, že vidí přesně tento signál , ačkoli žádný jiný experiment nic takového nezaznamenal.

9| Mohla by mít temná hmota elektrický náboj?

Signál z počátku času vedl některé fyziky k domněnce, že temná hmota by mohla mít elektrický náboj. Záření o vlnové délce 21 centimetrů emitovaly hvězdy v počátcích vesmíru, pouhých 180 milionů let po velkém třesku. Poté byl absorbován studeným vodíkem, který byl kolem ve stejnou dobu. Když bylo toto záření detekováno v únoru tohoto roku, jeho podpis naznačoval, že vodík je mnohem chladnější, než vědci předpovídali. Astrofyzik Julian Muñoz z Harvardské univerzity předpokládal, že temná hmota s elektrickým nábojem mohla odvést teplo z všeprostupujícího vodíku, něco jako kostky ledu plovoucí v limonádě, jak tehdy řekl Live Science . Dohady ale ještě nebyly potvrzeny.

10| Mohou se běžné částice rozpadnout na temnou hmotu?

Neutrony jsou částice pravidelné hmoty s omezenou životností. Po asi 14,5 minutách se osamocený neutron odpojený od atomu rozpadne na proton, elektron a neutrino. Podle experimentů citovaných v červencové studii v časopise Physical Review Letters však dvě různá experimentální nastavení dávají tomuto rozpadu mírně odlišné doby života, přičemž rozdíl mezi nimi je asi 9 sekund.. Začátkem tohoto roku fyzici navrhli, že pokud se 1 procento času některé neutrony rozpadají na částice temné hmoty, mohlo by to být příčinou této anomálie. Christopher Morris z Los Alamos National Laboratory v Novém Mexiku a jeho tým monitorovali neutrony, aby našli signál, který by mohl být temnou hmotou, ale nebyli schopni nic detekovat. Navrhli, že podle studie mohou být stále možné další scénáře rozpadu.

11| Existuje skutečně temná hmota?

Vzhledem k obtížím, s nimiž se vědci potýkali při odhalování a vysvětlení temné hmoty, by se rozumný tazatel mohl ptát, zda na to všechno nejdou špatně. Po mnoho let hlasitá menšina fyziků prosazovala myšlenku, že naše teorie gravitace jsou možná jednoduše nesprávné a že základní síla funguje ve velkých měřítcích jinak, než očekáváme. Tyto návrhy, často známé jako „modifikovaná Newtonova dynamika“ nebo modely MOND, předpokládají, že neexistuje žádná temná hmota a ultrarychlé rychlosti, kterými se hvězdy a galaxie rotují kolem sebe, jsou důsledkem překvapivého chování gravitace. „Temná hmota je stále nepotvrzený model,“ napsal fyzik Don Lincoln ve vysvětlujícím článku pro Live Science.. Odpůrci však ještě musí přesvědčit širší pole o svých myšlenkách. A nejnovější důkazy? To také naznačuje, že temná hmota je skutečná.

Zdroj: livescience.com