Temnou hmotu nelze vidět ani detekovat žádným z našich přístrojů, jak tedy víme, že skutečně existuje?
Představte si, že vesmír byl koláč a vy jste ho chtěli nakrájet na chutné porce odpovídající tomu, jaké jsou proporce. Největší část koláče, 68 % by připadla temné energii, té tajemné síle urychlující expanzi vesmíru. 27 % by šlo do temné hmoty, tajemné hmoty, která obklopuje galaxie a interaguje pouze prostřednictvím gravitace. Pouhých 5 % tohoto koláče by připadlo na běžnou normální hmotu, hmotu, ze které se skládají hvězdy, planety, plyn, prach a lidé.
Temná hmota dostala toto jméno, protože se nezdá, že by jakýmkoliv způsobem interagovala s běžnou hmotou. Nekoliduje s ním ani z něj neabsorbuje energii. Nemůžeme to vidět ani detekovat žádným z našich nástrojů. Víme jen, že tam je, protože můžeme vidět účinek jeho gravitace.
Možná si teď říkáte, když nevíme, co to je, a nemůžeme to zjistit. Jak poznáme, že tam skutečně je? Není to tam asi jako draci? Jak víme, že temná hmota skutečně existuje, když nemáme ponětí, co to vlastně je?
Oh, je to tam. Ve skutečnosti víme téměř vše, že existuje. Temnou hmotu poprvé teoretizoval ve 30. letech 20. století Fritz Zwicky, aby vysvětlil pohyb galaktických kup, ale moderní výpočty provedla Vera Rubin v 60. a 70. letech. Vypočítala, že galaxie se otáčejí rychleji, než by měly. Tak rychle, že by se měli roztrhat jako kolotoč, který vystrkuje děti.
Rubin si představoval, že každá galaxie uvízla v obrovském halo temné hmoty, která dodává gravitaci, aby držela galaxii pohromadě. Ale neexistoval způsob, jak tyto věci skutečně detekovat, takže astronomové navrhli jiné modely. Možná gravitace nefunguje tak, jak si myslíme, že funguje na obrovské vzdálenosti.
Ale v posledních několika letech se astronomové stále zdokonalovali v detekci temné hmoty, čistě přes vliv její gravitace na dráhu, kterou světlo prochází vesmírem. Jak světlo prochází oblastí temné hmoty, jeho dráha je deformována gravitací. Namísto přímé čáry se světlo ohýbá tam a zpět v závislosti na tom, kolik temné hmoty prochází.
A tady je ta úžasná část. Astronomové pak mohou zmapovat oblasti temné hmoty na obloze pouhým pohledem na deformace ve světle a poté pracovat zpětně, aby zjistili, kolik zasahující temné hmoty by tam muselo být, aby to způsobilo.
Velký hadronový urychlovač. Kredit: NY Times
Tyto techniky se staly tak sofistikovanými, že astronomové objevili neobvyklé situace, kdy se galaxie a jejich temná hmota od sebe oddělily. Nebo galaxie temné hmoty, které nemají dostatek plynu k vytvoření hvězd. Jsou to jen obří kapky temné hmoty. Astronomové dokonce používají temnou hmotu jako gravitační čočky ke studiu vzdálenějších objektů. Netuší, co je temná hmota, ale stále ji mohou používat jako dalekohled.
Nikdy nezachytili částici temné hmoty a nestudovali je v laboratoři. Jedním z dalších úkolů Velkého hadronového urychlovače bude pokusit se vytvořit částice, které odpovídají charakteristikám temné hmoty, jak ji chápeme. I když LHC ve skutečnosti temnou hmotu nevytváří, pomůže zúžit současné teorie a doufejme, že pomůže fyzikům zaměřit se na skutečnou povahu této záhady.
Takhle funguje věda. Někdo si všimne něčeho neobvyklého a pak lidé navrhnou teorie, jak to vysvětlit. Teorie, která nejlépe odpovídá realitě, je považována za správnou. Žijeme v moderním světě, kde je již stovky let ověřeno tolik vědeckých teorií: bakterie, gravitace, evoluce atd. Ale s temnou hmotou žijete v době, kdy je to záhada. A pokud budeme mít štěstí, uvidíme to vyřešené během našeho života. Nebo možná nakonec žádná temná hmota neexistuje a my se chystáme dozvědět něco zcela nového o našem vesmíru. Věda, je to jen na vás.
Co je podle tebe temná hmota? Řekněte nám to v komentářích níže.
Podcast (audio): Stažení (Trvání: 4:46 – 4,4 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS
Podcast (video): Stažení (Trvání: 5:09 – 60,1 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS
