Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?  
Po Velkém třesku nafoukla vesmír ohromující kosmologická inflace. Anebo to bylo těsně před Velkým třeskem? Podle astrofyzika Tommi Tenkanena by taková předtřesková inflace mohla uvařit temnou hmotu, v níž by pak proběhl slavný Velký třesk.
Pochází temná hmota ze zlomku sekundy před Velkým třeskem? Kredit: CC0 Public Domain.
Pochází temná hmota ze zlomku sekundy před Velkým třeskem? Kredit: CC0 Public Domain.

Jak jistě všichni dávno vědí, s temnou hmotou je to … komplikované. Představuje většinu hmoty ve vesmíru. Přitom vůbec netušíme, co je zač a kde se vzala. Žijeme ve světě přízraků, jako Elizabeth Swannová na palubě Černé perly. Čím usilovněji vědci pátrají po původu temné hmoty, tím hlasitější je její výsměch. Největším úspěchem z poslední doby je potvrzení, že temná hmota snad opravdu existuje.

 

Tommi Tenkanen. Kredit: T. Tenkanen.
Tommi Tenkanen. Kredit: T. Tenkanen.

Astrofyzik Tommi Tenkanen z americké Johns Hopkins University tvrdí, že by temná hmota mohla být ještě výstřednější substance, než si obvykle myslíme. Domnívá se, že by temná hmota mohla pocházet ze zlomku sekundy před samotným Velkým třeskem. Asi není nutné zdůrazňovat, jaký otřes by to pro kosmologii byl, kdyby měl Tenkanen pravdu.

 

Kosmologové se dnes většinou shodnou, že vesmír vznikl ve Velkém třesku, i když je kolem této události stále mnoho neznámých. Také se shodnou, že v nepatrném zlomku okamžiku, asi tak  10-36 až 10-32 sekundy po Velkém třesku, se odehrála kosmologická inflace, čili nezměrné nafouknutí vesmíru rychlostí blesku. Ani inflace ovšem není zdaleka jasná.


Část odborníků si dokonce myslí, že se kosmologická inflace ve skutečnosti odehrála ve zlomku okamžiku před Velkým třeskem. V takovém případě by „Velký třesk“ byl vlastně pojmenováním situace, jaká nastala na konci kosmologické inflace. Problém s teorií inflace je v tom, že jde o velmi flexibilní koncept, který je možné upravovat ze všech stran. Z toho důvodu je velmi těžké kosmologickou inflaci ověřit.


Temná hmota je někdy považovaná za produkt Velkého třesku. Tenkanen ale tvrdí, že pokud by tomu tak bylo, tak bychom měli v mnoha případech pozorovat přímý signál temné hmoty v různých soudobých experimentech částicové fyziky. Nic takového jsme ovšem zatím nenašli.

Standardní historie vesmíru s kosmickou inflací. Kredit: Drbogdan / Wikimedia Commons.
Standardní historie vesmíru s kosmickou inflací. Kredit: Drbogdan / Wikimedia Commons.


Tenkanenovy matematické modely ukazují, že by temná hmota mohla být produktem kosmologické inflace. Není první, koho něco takového napadlo. Je ale první, kdo to spočítal. Pokud by se v takovém případě kosmická inflace odehrála před Velkým třeskem, tak by tu temná hmota existovala před ostatními ingrediencemi primordiální vesmírné polévky.


Podle Tenkanena by temná hmota mohla souviset se skalárními částicemi, tedy takovými, jejichž spin je rovný nule. Jak je vidět na teorii inflatonového pole, tedy hypotetického skalárního pole, které by svým působením mělo být zodpovědné za kosmologickou inflaci, skalární částice by mohly vznikat v ohromných množstvích za nesmírně krátký okamžik.


Nicméně, zatím jsme detekovali jenom jedinou skalární částici, a to mediálně slavný Higgsův boson. Ten nám ale podle všeho s temnou hmotou příliš nepomůže. Temná hmota zrozená kosmologickou inflací je sice příliš nepolapitelná pro soudobé částicové experimenty, Tenkanen je ale přesvědčený, že bychom stopy takové temné hmoty mohli objevit v astronomických pozorováních okolního vesmíru. Tenkanen sází na blízce infračervenou evropskou vesmírnou observatoř Euclid, která by měla odstartovat v červnu 2022. S její pomocí bychom se snad mohli přiblížit k řešení největší záhady dnešní astrofyziky.


Video:  Tommi Tenkanen "Observational properties of very weakly coupled dark matter"


Video: Tommi Tenkanen: Spectator Dark Matter | Webinar 77


Literatura
Johns Hopkins University 7. 8. 2019, Physical Review Letters 123: 061302.

Datum: 09.08.2019
Tisk článku

Místo, kde žijeme pracovní sešit pro 4. a 5. ročník ZŠ - Szczyrba Zdeněk, Smolová Irena
 
 
cena původní: 51 Kč
cena: 48 Kč
Místo, kde žijeme pracovní sešit pro 4. a 5. ročník ZŠ
Szczyrba Zdeněk, Smolová Irena
Související články:

Žijeme v cyklickém vesmíru, který prostupuje přízračné pole?     Autor: Stanislav Mihulka (25.10.2013)
Vysvětlí množství temné hmoty ve vesmíru nová teorie sekundární inflace?     Autor: Stanislav Mihulka (18.01.2016)
Na počátku byl Velký třesk a pak inflace. Ale jak to ověřit?     Autor: Stanislav Mihulka (29.09.2018)



Diskuze:

Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Richard Pálkováč,2019-08-10 10:14:33

Nemohla.

Odpovědět


Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Václav Dvořák,2019-08-10 15:08:20

A jak to víte? Máte nějaké veřejnosti neznámé, nezpochybnitelné výpočty, pozorování, data? Sem s nimi :)))

Odpovědět


Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Martina Seifertova,2019-08-10 15:21:03

Nu, ohledně velkého třesku také žádné výpočty, nezpochybnitelné důkazy, nemáte .... a přesto v této úrovni diskutujete. Problém (Váš)jest to, že směšujete hrušky s jablky. Velký třesk jest lidové pojmenování toho, co se běžně, v materialistickém slova smyslu, nazývá, stvoření světa Stvořitelem. Stvoření světa jest logická kategorie, nespadá do úrovně měření. Jde o axiom. Logika věci tedy popírá existenci něčeho před stvořením všeho. Samozřejmě jde o paradox. Nelze jinak. Smiřte se s tím. Váš dotaz nemá smysl.

Odpovědět


Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Jiri Naxera,2019-08-12 12:27:33

Vznik světa neimplikuje existenci jakéhokoli Stvořitele, to zaprvé. Když už je řeč o výpočtech, tak zkuste matematicky vymyslet, jak by takové stvoření mohlo vypadat aby bylo konzistentní s tím co teď pozorujeme a pokud možno aby ten svět stvořitele pořád existoval byť v kausálně oddělené oblasti, do té doby jsou Vaše argumenty ještě horší.
(jeden způsob si představit umím v rámci superstringové teorie, to takhle supercivilizace stvořitelů ovládající techniku galaktických rozměrů prohrává válku s jinou supercivilizací ďáblů, tak postaví Planckovský urychlovač a jeho prostřednitvím spáchá celoVesmírnou sebevraždu - to takhle stačí zahejbat s kompaktifikovanými rozměry tak moc že vznikne bublinka vakua s nižší energií, a postupně se to bude šířit rychlostí světla všude, až to co tu zůstane je velmi žhavý Vesmír plný energie - podobnost s poinflačním stavem je čistě náhodná, kde při vhodné kompaktifikaci může vzniknout život etc.
Mimochodem, pokud platí superstringy, tak je tohle pravděpodobně i osud našeho Vesmíru, i když nejspíš velmi vzdálený.)

Zadruhé neřešíte problém jak tenhle Stvořitel vznikl.
Pokud je řeč o logice, tak o axiom to nebude (o jeho platnosti se všeobecně pochybuje), maximálně by mohlo jít o postulát nějaké nefyzikální teorie.

P.S.Pokud jde o velký třesk jako model horkého počátku Vesmíru, tak je pro něj dost silná podpora v pozorování. Počínaje pozorováním rozpínání, přes velkoobjemovou strukturu, přes třeba pozorování mikrovlného pozadí, poměr vodíku/helia versus nukleosyntéza.

Co je momentálně otazníkem je minulost, kam zatím nevidí nevidí částicová fyzika. V odborných kruzích před pár lety probíhala polemika na téma jestli opravdu nějaká inflace musela být, co bylo ještě dřív záleží na kompletním částicovém Zoo, ještě dál na správné teorii kvantové gravitace.

Odpovědět


Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Václav Dvořák,2019-08-24 17:06:53

Pokud můj dotaz nemá smysl, pak nemá smysl ani tvrzení předřečníka. Čímžto můj dotaz získává smysl jako zpochybnění tohoto smyslu! Ha!

Odpovědět


Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Richard Pálkováč,2019-08-10 15:42:53

Pán Dvořák, ako som už viackrát na tomto portáli prehlásil, pokiaľ by sa ukázalo, že temná hmota je čokoľvek iné, ako multidimenzionálne gravitačné pôsobenie vesmírov z rôznych dimenzií, tak priznám, že som v tejto oblasti úplný debil a už nikdy sa k nej vyjadrovať nebudem.

Pokiaľ považujeme Veľký tresk za stvorenie nášho celého vesmíru (a súčasná kozmológia to tak predpokladá), tak má pani Seifertova pravdu. Ja pripúšťam aj lokálne "Veľké tresky" a potom by tu už mohla byť tmavá hmota aj pred takýmto "treskom", ale tento článok o tomto nie je.

Odpovědět


Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Václav Dvořák,2019-08-24 17:08:39

Vaše teorie je mi sympatická, ale je to jen hypotéza jako mnoho jiných. Takže bych prosil jako s hypotézou s tím pracovat a především nedělat silné závěry.

Odpovědět


Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Peter Somatz,2019-08-11 14:16:21

A priori by som to nevylucoval. Nakoniec v dobe tesne po velkom tresku bolo temnej hmoty 63%, teraz je jej 23% https://www.quora.com/What-types-of-matter-are-there-in-the-universe
takze evidentne prebieha nejaka konverzia.

Co sa vsak tyka toho, ze pred velkym treskom nebolo nic (alebo mozno nejaka temna hmota ako tvrdi dana studia), a vesmir "len tak" vznikol je nepravdepodobne. Fyzika sama dosla na mnozstvo roznych zakonov zachovani (hmoty, energie, naboja, hybnosti, blbosti atd) a zrazu zacne tvrdit, ze pred vznikom vesmiru nebolo nic? Podla mna to ma co do cinenia s nabozenstvami, hlboko zakorenenymi vo vedomi civilizacie, a ich narcistickej predstave niekoho/niecoho "prveho" - otca, Boha, Adama, vesmiru atd.

Vesmir je vecny, vzdy tu bol a bude. Len podoba/prejav sa meni.

Odpovědět


Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Richard Pálkováč,2019-08-12 07:41:41

Pred velkym treskom tu stale bolo nieco, a to nieco dnes s oblubou nazyvame tmava,temna, zaporna energia , ja ju nazyvam cista energia. Je to ina kvalita, ako nasa hmota, teda nasa latka a pole, teda nasa energia. Hlavny rozdiel je v tom, ze nepotrebuje pre svoju existenciu priestor. Co sa tyka zmeny percenta tmavej,temnej hmoty (neviem ci Vami uvedene percenta sedia), tak to je premena temnej (a rovnako aj nasej normalnej hmoty) na temnu energiu, vsetko je to presne podla mojich hypoptez.

Odpovědět


Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Jiri Naxera,2019-08-12 12:33:27

Prosím, temná energie je něco co se vyskytuje v Einsteinových rovnicích a přímo to (spolu)definuje, jak se prostor chová (jeho geometrii).
Jak může něco takového existovat bez existence prostoru který zakřivuje?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Richard Pálkováč,2019-08-12 16:10:45

Einsteinove rovnice sú len tak "napasované" kozmologickou konštantou (aj v minulosti aj v súčasnoti), aby vychádzalo to, čo pozorujeme. Einsteinove vysvetlenie gravitácie je matematická konštrukcia, ktorá úspešne popisuje vesmír v našom blízkom okolí, ale nevysvetluje skutočnú podstatu gravitácie ani temnej energie.

Ja sa snažím hovoriť o podstate temnej energie a o tom, že kvôli jej podstate, vesmír ako celok, prípadne jeho veľké časti, nie je matematicky popísateľný.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Jiri Naxera,2019-08-12 23:26:06

Proboha ne.
Vašímy slovy temná energie alias kosmologická konstanta je to, čím je potřeba vynásobit metrický tensor a přičíst to k Einsteinovu tensoru, aby OTR vycházela nejen blízko, ale i daleko.
Pokud popřete celou OTR, nedává pojem temné energie smysl.
A pojmy jako "podstata" nepatří do fyziky, ale do hospody a možná do filosofie. Zvlášť při existenci dualit jsou věci jako "podstata" nebo "fundamentální popis" postavené dost na vodě.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Richard Pálkováč,2019-08-13 07:12:57

Aj keby sme OTR nepoznali, ale vedeli by sme o zrychlenom rozpinani vesmiru, tak by temna energia davala zmysel.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Jiri Naxera,2019-08-13 15:39:21

Keby OTR neexistovala, tak by ta energie ale mela pritahovat a ne odpuzovat, a tim padem rozpinani zpomalovat, ne?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Richard Pálkováč,2019-08-13 16:20:24

Energia môže priťahovať aj odpudzovať to je jedno. Keď pružinu stlačíte, tak energia, ktorú naakumulujete do elmag. interakcii atómových obalov odpudzuje a ak pružinu natiahnete, potom priťahuje.

Temnú energiu Vám vysvetlím veľmi jednoducho. Je to energia (jediná), ktorá sa uvoľnila pri Veľkom tresku. Jej časť sa zmenila na hmotu (a na pre nás tmavú hmotu vo vesmíroch v iných dimenziách) , teda látku a pole a zvyšok sa zmenil na ostatné energie tejto hmoty. Najjednoduchším príkladom týchto ostatných energií je pohybová energia hmotných objektov vesmíru. Toto je priamo rozpínanie vesmíru, ale aj ostatný pohyb galaxií a hviezd v galaxiách. Všetky tieto pohyby sú prirodzene brzdené gravitáciou, alebo udržiavané na obežných dráhach.

Teraz prichádza môj predpoklad-hypotéza. Odmietam totiž uveriť, že hmota dokáže zotrvať vo svojej kvalite (napríklad schopnosti gravitačne pôsobiť) do nekonečna, čiže napríklad v "gravitačnom lise", ktorý sa nachádza v centrách galaxií veľkosti našej galaxie. Teda predpokladám, že tu v singularite tohoto centrálneho objektu (podľa mňa v Sivom objekte) dochádza k "miznutiu" gravitačnej hmoty. Z hľadiska nejakej fyzikálnej inventúry energií, môžme rovno povedať, že tu sa hmota (a pre nás tmavá hmota vo vesmíroch v iných dimenziách) mení na tmavú energiu.

A táto "inventúra" je presne dôvod, prečo tmavá energia odpudzuje, lebo ak sa stráca gravitačná hmota, tak gravitácia zoslabuje a pohyb objektov vesmíru bude stále menej brzdený, galaxie sa budú rozpadávať (vznik priečky v galaxiách) a vesmír sa bude zrýchlene rozpínať.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Jiri Naxera,2019-08-14 12:14:34

Možná byste tu Vaši teorii měl převést do řeči rovnic, a spočítat konkrétní efekty, a porovnat s existujícími měženími.
To co píšete by mělo mít pozorovatelné efekty (třeba že starší fermion nebude ve stejném kvantovém stavu jako mladší a tím pádem mohou obsadit stejný orbital což zničí chemické aspektroskopické vlastnosti atomů) a může Vaši teorii rychle vyvrátit.
Ale bez rovnic je to jen plácání báboviček z písku, ne věda.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Mohla by být temná hmota starší než samotný Velký třesk?

Richard Pálkováč,2019-08-14 16:05:20

Pán Naxera, ďakujem Vám za Vaše reakcie, ktoré mi vždy dávajú zmysel a dúfam, že aj moje reakcie, boli nejakým prínosom pre Vás.

Odpovědět

Tma

Jan Temný,2019-08-09 08:26:06

"Dobro lze dělat jen ze zla, nic jiného není."

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace