Jak by vypadala supernova s gravitační čočkou? Kredit: M. Zumalacárregui.

Hon na temnou hmotu pokračuje. Ve vesmíru nám stále „schází“ velká většina hmoty, což je smutné. Ve vzduchu je spousta hypotéz. Vědci na nich ale usilovně pracují, aby konečně objevili temnou hmotu nebo alespoň některé hypotézy vyloučili. A to se jim postupně daří. Když v roce 2015 gravitační observatoře poprvé zachytily gravitační vlny ze srážky černých děr ne zcela očekávaných velikostí, tak mezi astrofyziky opět ožil názor, že by temnou hmotu vlastně mohla tvořit velká spousta černých děr.

Miguel Zumalacárregui. Kredit: Université Paris Saclay.

Některé černé díry nepochybně nevidíme, protože nepolykají téměř žádnou hmotu a jejich okolí tudíž nezáří. A bylo by to vlastně velmi jednoduché, až poněkud nudné řešení problému s temnou hmotou, protože bychom nemuseli odhalovat žádnou novou fyziku. Tahle naděje ale neměla dlouhého trvání.

Šance na rychlé a hladké řešení trablů s temnou hmotou zhatil nový výzkum týmu fyziků z Kalifornské univerzity v Berkeley. Miguel Zumalacárregui a jeho kolegové zpracovali data o 740 nejjasnějších supernovách, které jsme detekovali do roku 2014, a hledali u nich stopy působení gravitačních čoček. Pokud by byl vesmír plný černých děr, které za normálních okolností nevidíme, tak by v takových případech měly zafungovat jako gravitační čočka a ohnout světelné paprsky, které k nám letí z hlubokým vesmírem z místa exploze supernovy.

Zumalacárregui a spol. nenašli vůbec nic. Je to sice negativní výsledek, ale v tomto případě má závažné důsledky pro pátrání po temné hmotě. Vzhledem k souvislostem tohoto výzkumu si teď vědci mohou být prakticky jistí, že takzvané MACHO objekty (z anglického massive compact halo objects), prostě makroskopické a velmi hmotné objekty ve vesmíru, které nejsou vidět, mohou tvořit maximálně asi 40 procent neviděné temné hmoty. A nejspíš ještě mnohem méně.

Gravitační čočky by nám prozradily, že ve vesmíru je spousta neviděných černých děr. Jenže nejspíš není. Kredit: APS/Carin Cain.

MACHO objekty by mohly být primordiální černé díry, které by vznikly na samotném počátku vesmíru, brzy po velkém třesku. Mohly by to být i černé díry vzniklé později, klasickým způsobem, tedy při explozi supernovy, případně po splynutí více objektů dohromady. Rovněž k nim mohou patřit neutronové hvězdy, hnědí trpaslíci, také bílí trpaslíci a vůbec velmi studení trpaslíci různých barev, jakož i potulné planety, a podobně. Takové objekty ve vesmíru nepochybně jsou a není jich málo. Na vysvětlení fenoménu temné hmoty to ale podle všeho nebude stačit.

Ve skutečnosti je vyloučení MACHO objektů jako temné hmoty asi ještě mnohem tvrdší. Zumalacárregui a jeho tým totiž pracují dál a prý už mají nové výsledky, zatím nepublikované, které jsou založené na aktualizovaném souboru supernov, kterých tentokrát analyzovali 1 048. S těmito výsledky omezují podíl MACHO objektů na temné hmotě na maximálně cca 23 procent. Vše nasvědčuje tomu, že se po temné hmotě budeme muset poohlédnout někde jinde.

Video:  Miguel Zumalacarregui - Towards the most general scalar tensor theories of gravity


Literatura
UC Berkeley 2. 10. 2018, Physical Review Letters 121: 141101.