Co je temná hmota?
Tmavá hmota je druh hmoty složené z malých částic, které neinteragují s běžnou hmotou a nevyzařují elektromagnetické záření. To znamená, že nemohou generovat, odrážet ani absorbovat světlo. Z tohoto důvodu je tmavá hmota průhledná a nelze ji vidět pouhým okem.
Pamatujte, že když mluvíme o hmotě, máme na mysli jakékoli tělo nebo materiál, který zaujímá místo ve vesmíru a má hmotu a objem. Temná hmota tyto vlastnosti splňuje, i když ji není možné vidět.
Pokud je tedy temná hmota průhledná, jak víme, že existuje? Jeho existence je známá díky účinkům, které způsobuje ve vesmíru, jako je přemístění hvězd nebo zkreslení světla, které vydávají. Předpokládá se, že jak jevy, tak i ostatní mohou být ovlivněny temnou hmotou.
Studium temné hmoty je nanejvýš důležité, protože by nám umožnilo pochopit fungování hvězdných struktur. Pomohlo by také rozluštit, co se stalo během počátečního okamžiku, ve kterém se vytvořil vesmír, lépe známý jako Velký třesk.
Složení temné hmoty
Ačkoli je existence temné hmoty vědou dokázanou, není zcela jasné, z čeho je vyrobena. Je známo, že temná hmota není tvořena protony nebo neutrony (baryonická hmota). Potom vyvstává existence dvou základních složek:
Nebaryonická hmota (WIMP)
Nebaryonickou hmotu by tvořily takzvané Weak Interaction Massive Particles, lépe známé jako WIMP (z angličtiny, slabě interagující masivní částice). Jsou to částice menší než atom a mají schopnost interakce s viditelnou hmotou pomocí gravitační síly.
Jejich existence je hypotetická a předpokládá se, že kdyby existovali, byli by velmi chladní, měli by velké množství hmoty a pohybovali by se velmi pomalu.
MACHO
Masivní objekty galaktického halo nebo MACHO (z angličtiny Masivní astrofyzikální kompaktní halo objekt) jsou tvořeny putujícími planetami, neúspěšnými hvězdami a černými dírami, což jsou oblasti vesmíru s velkým gravitačním tahem.
I když je možné, že jsou součástí temné hmoty, jejich podíl by byl ve srovnání s WIMP velmi nízký.
Viz také záležitost
Jak byla objevena temná hmota?
Temná hmota byla v zásadě jen teorie. V roce 1933 švýcarský astronom a fyzik Fritz Zwicky upozornil na možnost, že existuje druh nezjistitelné hmoty, který by mohl ovlivnit pohyby, které se vyskytují v kupě galaxií zvané koma.
Kupa je sada hvězd, které se navzájem přitahují díky své gravitační síle. A Zwicky pomocí vědecké metody zjistil, že celková hmotnost studovaného klastru byla asi 400krát větší, než byla vypočítána. Z tohoto důvodu usoudil, že existuje druh neviditelné hmoty, který přidává další hmotu celé této skupině hvězd.
V 70. letech astronomka Vera Rubinová zjistila, že hvězdy v galaxii Andromeda se pohybovaly stejnou rychlostí bez ohledu na jejich polohu. Tato uniformita rychlosti naznačovala, že těmto hvězdám přidává hmotu ještě něco neviditelného.
Rubinův příspěvek byl nezbytný při položení základů pro existenci temné hmoty, což bylo opakovaně prokázáno různými pozorováními. Jedním z nejdůležitějších byl v roce 2005 objev galaxie VIRGOHI21, složené téměř výhradně z temné hmoty.
V roce 2021 byla získána nejpodrobnější mapa distribuce temné hmoty vytvořená dalekohledem Víctor M. Blanco v Chile. Mapa ukazuje, že temná hmota je ve vesmíru mnohem rozšířenější, než se původně myslelo, což otevírá nové přístupy v oblasti astronomie a fyziky.
Jak je pozorována temná hmota?
Protože temná hmota je ve skutečnosti průhledná, neexistuje žádná metoda přímého pozorování, která by mohla snadno dokázat její existenci. Existují však i jiné metody. Nejpoužívanější jsou:
Gravitační čočky
Gravitační čočka je jev, ke kterému dochází, když je světlo z velmi vzdáleného hvězdného těla zkresleno v přítomnosti jiného masivního těla, jako je galaxie, planeta, slunce atd.
Měření tohoto zkreslení, které má tvar křivky, se používá k určení hmotnosti objektu, který jej způsobil. Soulad mezi hmotou a svítivostí může naznačovat přítomnost temné hmoty, protože čím vyšší je svítivost, tím více temné hmoty obsahuje studované tělo.
Gama paprskové dalekohledy
Ve středu naší Mléčné dráhy, naší galaxie, je velmi intenzivní halo světla složené z gama paprsků zvané Excess GeV galaktického centra. A věří se, že toto halo je generováno temnou hmotou, která se sama ničí.
Ačkoli temná hmota nemůže vyzařovat ani odrážet světlo, existuje hypotéza, že srážka dvou částic temné hmoty by mohla generovat emise gama paprsků ve velmi slabém měřítku. Tento výsledek se nazývá „zničení temné hmoty“.
Dalekohledy gama paprsků mapují vesmír při hledání zdroje, který je zdrojem tohoto typu svítivosti, a existuje podezření, že při hledání paprsků gama také nachází temnou hmotu. Nejznámější je Fermi Gamma Ray Space Telescope.
Temná energie
I když je lze zaměňovat jako synonyma, temná hmota a temná energie jsou dva různé pojmy.
Temná energie je forma energie existující ve vesmíru, která vyvíjí takový odpudivý tlak, že působí proti působení gravitace a přispívá k urychlené expanzi vesmíru.
Temná energie tvoří téměř 70% hmoty ve vesmíru, ale stejně jako temná hmota, o její funkci a složení stále není mnoho známo.
Ve vesmíru koexistuje jak temná energie, tak temná hmota, ale jsou to dva nezávislé jevy.
Viz také:
- Vesmír
- mléčná dráha
- Galaxie
