Galaktický urychlovač. Kredit: Lidiia Zadorozhna.

Tohle je příběh o extrémech, které je těžké si byť jenom představit. Nejtěžší kompaktní struktury ve vesmíru, kupy galaxií, obsahují hmotu jako biliardy Sluncí. Pokud existuje temná hmota tvořená neznámými částicemi, jednou z mnoha možností jsou axiony, zatím hypotetické částice, které by měly být extrémně lehké, mnohem lehčí než atomy.

Aktivní jádro galaxie 3C 120. Kredit: Cosmovision (led by Dr. Wolfgang Steffen of the Instituto de Astronomia, UNAM, Ensenada, Mexico) for A. Marscher; NRAO/AUI/NSF.

V posledních letech jsou axiony považovány za jedny z předních kandidátů na temnou hmotu. Ani ony ale nemají na růžích ustláno. Pátrání po axionech není snadné a experimenty selhávají. Fyzici mezinárodního týmu si řekli, že k tomu potřebují doopravdy obrovský megaurychlovač částic. Takový, který by největší pozemský urychlovač LHC zašlápl jako mouchu.

Logo. Kredit: Universität Tübingen.

Denys Malyshev z německé Universität Tübingen a jeho kolegové si udělali virtuální urychlovač z aktivních galaxií a nezměrných magnetických polí kup galaxií. Našli vhodné aktivní galaxie, které zalévají okolní vesmír drsným zářením supermasivních černých děr. Pak sledovali, jak toto záření prochází mezigalaktickými magnetickými poli. V takovém případě by se část záření měla přeměnit na axiony, pokud existují. To by mělo vytvořit specifickým signál.

Problém je v tom, že navzdory zcela monumentálním „komponentám“ (mezi)galaktického urychlovače částic by byl výsledný signál pro pozorování příliš slabý. Malyshev a spol. proto pozorovali celkem 32 supermasivních černých děr, jejichž záření urychlovala mezigalaktická magnetická pole. Získaná data nakonec spojili dohromady.

Kupodivu to dopadlo docela dobře. V datech je určitý vzor, který do jisté míry připomíná předpokládaný signál axionů. Jako by vesmír zašeptal, že na axionech něco je. Jak badatelé zdůrazňují, rozhodně nejde o definitivní důkaz existence axionů. Je to ale bod k jejich dobru, jakých v této době bohužel mnoho nevídáme.

Video: Denys Malyshev: Indirect dark matter search with future X-ray missions (Kashiwa 2020)

Literatura

Københavns Universitet 15. 8. 2025.

Nature Astronomy online 15. 8. 2025.