O krok bližšie k odhaleniu temnej hmoty
Temná hmota je jednou z najväčších záhad modernej fyziky. Predstavuje približne päťnásobok množstva bežnej hmoty vo vesmíre, no nevyžaruje ani neodráža svetlo, a preto ju nemožno priamo pozorovať. Vedci z Univerzity v Ženeve sa pokúsili zistiť, či sa na kozmických mierkach správa podľa rovnakých fyzikálnych zákonov ako bežná hmota, alebo či ju ovplyvňujú doposiaľ neznáme sily, upozorňuje Phys.org.
Ich výsledky, publikované v časopise Nature Communications, naznačujú, že temná hmota sa riadi gravitáciou podobne ako bežná látka, hoci možnosť existencie piatej, zatiaľ neobjavenej sily zostáva otvorená.
Bežná hmota, z ktorej pozostávajú hviezdy, planéty či galaxie, podlieha štyrom známym interakciám – gravitačnej, elektromagnetickej, silnej a slabej jadrovej. Temná hmota je však neviditeľná a neinteraguje so svetlom ani s elektromagnetickým poľom. Otázka, či sa riadi výlučne gravitáciou alebo podlieha ďalšiemu typu interakcie, preto patrí medzi kľúčové témy modernej kozmológie.
Tím pod vedením Camille Bonvin z katedry teoretickej fyziky ženevskej univerzity sa zameral na to, ako temná hmota reaguje na gravitačné „jamy“ vytvorené masívnymi objektmi vo vesmíre. Takéto gravitačné jamy vznikajú v dôsledku zakrivenia časopriestoru, ako to opisuje Einsteinova všeobecná teória relativity. Bežná hmota do nich „padá“ podľa známych rovníc, vrátane Eulerových. Ak by sa temná hmota správala inak, mohlo by to znamenať, že na ňu pôsobí dodatočná sila, ktorá mení jej pohyb.
Vedci preto porovnali rýchlosti galaxií v rôznych častiach vesmíru s hĺbkou gravitačných jám, do ktorých tieto galaxie padajú. Keďže väčšina hmotnosti galaxie pochádza z temnej hmoty, jej správanie je kľúčové pre testovanie hypotézy o piatej sile. Výsledky ukázali, že pohyb galaxií zodpovedá očakávaniam založeným na gravitácii a Eulerových rovniciach, čo naznačuje, že temná hmota sa správa podobne ako bežná hmota.
Nejasnosti pretrvávajú
Podľa fyzičky Nastassie Grimm, hlavnej autorky štúdie, však nemožno zatiaľ vylúčiť existenciu ďalšej sily. Ak by existovala, tak len s veľmi slabou intenzitou, maximálne sedem percent sily gravitácie. Silnejší efekt by sa už musel prejaviť v pozorovaniach, ktoré tím analyzoval.
Tieto zistenia predstavujú významný krok k lepšiemu pochopeniu podstaty temnej hmoty, aj keď otázka jej skutočnej povahy zostáva nezodpovedaná. Ďalším cieľom vedcov bude testovať citlivejšie merania, ktoré by mohli odhaliť aj veľmi slabé odchýlky od čisto gravitačného správania.
Isaac Tutusaus z Univerzity v Toulouse pripomína, že nové experimenty, ako napríklad LSST (Legacy Survey of Space and Time) či DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), budú schopné detegovať sily už na úrovni dvoch percent sily gravitácie. Tieto údaje by mohli rozhodnúť, či sa temná hmota skutočne riadi výlučne gravitačnými zákonmi, alebo ju ovplyvňuje aj niečo, čo zatiaľ nepoznáme.
