Neviditelný čert

Posledních téměř čtyřicet let přineslo velké množství astronomických pozorování, svědčících o tom, že devadesát procent vesmíru tvoří neviditelná neznámá forma hmoty, "temná hmota".

Lucifer

Hvězdy, které vidíme na obloze, představují jen malý zlomek hmoty existující ve vesmíru. První, kdo si všiml, že s naší představou o vesmíru není něco v pořádku, byl původem švédský astronom z Kalifornského technického institutu Fritz Zwicky. Ve třicátých letech dvacátého století studoval kupu galaxií v souhvězdí Vlasy Bereniky, vzdálenou asi tři sta milionů světelných let, a zjistil, že v ní jednotlivé galaxie obíhají tak rychle, že by kupa měla být nestabilní. Spočítal hmotnost, která může udržet kupu galaxií pohromadě na základě analýzy oběžných dob, a zjistil, že tato hmotnost je dvacetkrát větší než hmotnost svítících hvězd. Došel k závěru, že za to může jakási tajemná "dunkle Materie", temná hmota, jejíž gravitační přitažlivost drží kupu pohromadě.

V sedmdesátých letech analyzovali astronomové pomocí radioteleskopu vodíkový plyn obklopující naši Galaxii a zjistili, že obíhá podstatně rychleji, než by měl. V roce 1973 provedli Jeremiah Ostriker a James Peebles z Princetonské univerzity detailní výpočty stability galaxií. Ukázali, že galaxie podobná složená sluneční soustavy by byla nestabilní a rozlétla by se na všechny strany. Gravitační přitažlivost hvězd by ji v rovnováze neudržela. Dále ukázali, že galaxie bude stabilní, obklopuje-li ji neviditelné hmotné halo a devadesát procent jeho hmotnosti musí příslušet temné hmotě.Vera Rubinová spolu z kolegy Carnegieho institutu ve Washingtonu analyzovali stovky galaxií a jejich výsledky přesvědčivě dokazovaly, že oběžné rychlosti vnějších hvězd v galaxiích se moc neliší od rychlostí hvězd vnitřních, v naprostém kontrastu s planetami sluneční soustavy. V roce 1986 si uvědomil Bohdan Paczynski z Princetonské univerzity, že když světelný paprsek od vzdálené hvězdy míjí chuchvalec temné hmoty, tak se ohýbá. Temná hmota tak může působit jako čočka, díky které se vzdálená hvězda jeví výrazně jasnější. V roce 1994 oznámily dvě skupiny, že takové zjasnění nezávisle vyfotografovali. Od té doby pracuje v tomto směru řada výzkumných týmů.

O existenci temné hmoty se dnes už nedá pochybovat, její povaha je však velmi kontroverzní předmět. Především je zde škola "horké temné hmoty", která zastává názor, že ji tvoří známé lehké částice, především neutrina, která se dají, jak už víme, velmi těžko pozorovat. Kdyby například elektronové neutrino mělo nepatrnou klidovou hmotnost, byla by zde určitá šance, že by neutrina mohla problém chybějící hmoty vyřešit. V únoru 1995 oznámili vědci z Národní laboratoře v Los Alamos v Novém Mexiku, že nalezli důkaz o existenci nepatrné klidové hmotnosti elektronových neutrin - měla by představovat asi miliontinu hmotnosti elektronu. V posledních letech byly získány velmi závažné důkazy pro to, že neutrina určitou klidovou hmotnost skutečně mají.

Naproti tomu škola "chladné temné hmoty" se domnívá, že temnou hmotu tvoří pomalu se pohybující těžší částice dosud neznámé povahy. I když žádná z nich nebyla dosud experimentálně nalezena, dostávají podivná jména, některá trochu žertovná. Například jedna z nich, axion, dostala jméno podle čistícího prostředku. Kolektivně se jim říká WIMP, což značí "Weakly Interacting Massive Particles", tedy "slabě interagující hmotné částice". Skeptici propagují konzervativnější pohled, že přinejmenším značnou část temné hmoty by mohly tvořit slabě svítící astronomické objekty z obyčejné hmoty, například červené trpasličí hvězdy, neutronové hvězdy, černé díry nebo elementární objekty do velikosti Jupitera. Nechtějí zůstat pozadu v reklamě, proto pro ně vytvořili pěkně znějící jméno MACHO, což značí "Massive Astrophysical Compact Halo Objects", "hmotné astrofyzikální objekty v halech".

Hlavním kandidátem na temnou hmotu jsou však subatomární vibrace o vysoké hmotnosti, předpovídané teorií superstrun. A tak studium temné hmoty může být klíčem ke studiu povahy superstrun. V principu tedy existují možnosti, jak empiricky zkoumat novou fyziku za hranicemi standardního modelu.

16.11.2010, 20:29:00   Publikoval Luciferkomentářů: 5