Záhadný signál z kup galaxií  
Rentgenové observatoře Chandra a XMM-Newton vystopovaly neznámou emisní čáru v rentgenové oblasti spektra. Mohl by to být otisk rozpadu doposud zcela hypotetických sterilních neutrin, která jsou jedním z kandidátů na temnou hmotu.


 

Zvětšit obrázek
Záhadná rentgenová emisní čára. Kredit: NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al. (2014)

Asi už není nutné nějak zvlášť rozebírat, že velkou většinu známého vesmíru možná tvoří naprosto neznámá temná energie a ze zbytku zase velkou většinu tvoří opět zcela neznámá temná hmota. Zní to jako výsměch, naprostý propadák, fyzici to ale nevzdávají. Žhaví mozky, notebooky i ohromné přístroje a usilovně hledají, za každou hvězdou, za každým zrnkem kosmického prachu. Musejí hledat všemožné cestičky, sebemenší možnosti nepřímého stopování, které by mohly být tím pravým nástrojem k vyřešení trpké záhady, z čeho že ten vesmír vlastně je.

 

Zvětšit obrázek
Esra Bulbul. Kredit: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.


Zajímavý nástroj ke zkoumání podstaty temné hmoty nedávno se svými spolupracovníky nabídla Esra Bulbul z astrofyzikálního ústavu Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics v Cambridge, Massachusetts. Bulbulová a spol. odhalili v datech rentgenových observatoří Chandra a XMM‑Newton neznámou emisní čáru rentgenového záření. Nejprve ji našli v záření Kupy galaxií v Perseu (Abell 426) a pak také v kombinované studii 73 dalších kup galaxií z dat observatoře XMM‑Newton.


 

Zvětšit obrázek
Chandra na lovu. Kredit: NASA, Wikimedia Commons.

Autoři studie navrhují, že by pozorovaná emisní čára mohla být stopou rozpadu doposud hypotetických sterilních neutrin. Pokud tyhle neutrina existují, tak by neměla podléhat slabé interakci a s normální hmotou by měla interagovat jedině prostřednictvím gravitace. Jako temná hmota. Kdybychom je našli, tak by sterilní neutrina mohla vysvětlit přinejmenším část otravných potíží s temnou hmotou.


Bulbulové a spol. je jasné, že takové vysvětlení temné hmoty nebude fungovat ze dne na den. Ale působí docela odhodlaně. Kdyby měli pravdu, tak je čekají sladké odměny. Zatím jenom vyslovili zajímavý nápad, který na první pohled nepůsobí úplně nesmyslně. Teď je před nimi spousta práce, aby pro svoji hlášku našli nějakou rozumnou podporu. Vidina Nobelových cen a jásajících davů je ale jistě požene vpřed.

 

Zvětšit obrázek
Evropská rentgenová observatoř XMM-Newton. Kredit: ESA/ D. Ducros.


Budou muset ověřit, jestli jejich pozorování není jenom šálení v přístrojích rentgenových observatoří. Také se budou muset hluboce zamyslet, aby vyloučili další možná vysvětlení odhalené emisní čáry, která nezahrnují temnou hmotu. Autoři také poctivě poznamenávají, že i kdyby nakrásně objevili sterilní neutrina, tak to ještě neznamená, že tvoří veškerou temnou hmotu vesmíru. V nejbližší době se chystají analyzovat data Chandry, sloučená s pozorováními japonské mise Suzaku, pro velký počet kup galaxií. Jestlipak zase najdou záhadnou emisní čáru v rentgenové oblasti spektra?


Bulbulová s kolegy před publikací v časopisu Astrophysical Journal pověsila článek s výsledky do veřejně přístupné databáze arXiv, kde rozpoutal bouři. Ve velmi krátkém čase jej citovalo dalších 55 článků, které s Bulbulovou a spol. více méně souhlasily anebo se přikláněly k jiným hypotetickým částicím temné hmoty, jako jsou třeba axiony. Pouhý týden po zveřejnění článku na arXiv se tamtéž objevil článek jiného týmu, který vede Alexey Boyarsky z Leidenské univerzity. Našli stejnou emisní čáru v datech observatoře XMM‑Newton, pocházejících ze slavné Galaxie v Andromedě a z periferie Kupy galaxií v Perseu.

 

 

Video: Galaxy Clusters: A Tour of Perseus. Kredit: The Mars Underground

 

 

Literatura

Chandra X-ray Center News 24. 6. 2014, Astrophysical Journal 789: 13, Wikipedia (Perseus Cluster, Sterile neutrino).

 

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 04.07.2014 15:20
Tisk článku

Temná hmota - Šalev Aner
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 279 Kč
cena: 223 Kč
Temná hmota
Šalev Aner
Související články:

Podle nové teorie tvoří temnou hmotu bláznivě těžké částice     Autor: Stanislav Mihulka (25.03.2016)
Osvětlí nám temnou hmotu temné záření Slunce?     Autor: Stanislav Mihulka (14.02.2016)
Temná Pětka: Kdo se drží v čele kandidátů na temnou hmotu?     Autor: Stanislav Mihulka (19.12.2015)
Obklopují naší planetu vlákna temné hmoty?     Autor: Stanislav Mihulka (24.11.2015)
Vysvětlí chybějící část vesmíru stealth temná hmota?     Autor: Stanislav Mihulka (25.09.2015)



Diskuze:

Alternativy temné hmoty

Pave K2,2014-07-09 20:06:12

Jen bych rád upřesnil, že abychom správně vysvětlili pozorované jevy, musí být temná hmota velmi specificky umístěna - např. u každé galaxie se jí musí významná část nalézat vně pozorovatelné části galaxie (tj. obvykle ramen). V podstatě pomocí temné hmoty nelze předpovědět žádný jev, kterým by bylo možné její existenci ověřit, na druhou stranu zpětně lze téměř jakékoli pozorování vysvětlit tím, že temná hmota tedy bude rozmístěna "zrovna tak, aby to vyšlo". Temné částice se musí pohybovat pomalu (aby neulétly z galaxií), naproti tomu se zdá, že nejsou významně zastoupeny v hvězdách - protože temné částice nefúzují, narušovala by jejich gravitační síla rovnováhu hvězd a ty by "bouchaly" a gravitačně se hroutily za jiných podmínek, než pozorujeme.
Alternativou temné hmoty (i temné energie) je (mimo jiné) úprava gravitační teorie pro velmi malá zrychlení. Je možné, že je to stopa směrem ke kvantovým projevům "gravitonů", což bude pravděpodobně částice, zprostředkující zrychlení. Bohužel byly zatím neúspěšné pokusy takovou teorii vytvořit - bude potřeba sehnat "víc stop".
Jedním z "kouzel" případných gravitonů je, že by dokázaly vysvětlit současně temnou hmotu i energii - pokud by gravitony měly kratší dobu života, než je trvání vesmíru, jejich zánik by způsoboval zrychlování jeho rozpínání.
Jen pro zajímavost - modifikovaná gravitační teorie má za sebou úspěšnou předpověd charakteru rotace velmi slabě zářících galaxií, kde zastánci temné hmoty "musí nasadit" velmi netypické a obtížně vysvětlitelné rozmístění temné hmoty, aby dosáhli shody s pozorováním.
Osobně doufám, že temná hmota se časem zaslouženě odebere za Vulkánem - planetou, která "způsobovala" stáčení perihelia Merkuru (a která nikdy neexistovala).
Ale pokud se prokáže, samozřejmě budu gratulovat.

Odpovědět


Ne tak docela

Pavel A1,2014-07-09 23:58:21

Je třeba si uvědomit, že to, co zviditelňuje temnou hmotu, není ona sama, ale gradient její hustoty. Pokud by byla rozmístěna zcela homogenně, tak o ní nevíme, protože její gravitační působení se vyruší.

Tedy to, že se temná hmota projevuje vně galaxií, neznamená, že uvnitř není, ale že je uvnitř její hustota homogenní (což zase až tak překvapivé není). Proto se také neprojevuje ve vývoji hvězd či v dynamice planetárních soustav - na těchto měřítkách je temná hmota homogenní.

Ano, existují alternativní teorie, jako třeba modifikovaná gravitace, ale ty toho dokážou vysvětlit ještě méně, než temná hmota. Například modifikovaná gravitace dokáže lépe než temná hmota popsat dynamiku galaxií, ale to je všechno. Nedokáže popsat dynamiku galaktických kup a už vůbec nedokáže popsat proces srážek galaktických kup - tam je její popis zcela v rozporu s pozorováním. A také je zcela v rozporu s pozorovaným spektrem nehomogenit v reliktním záření. Prostě teorie temné hmoty je zatím to nejlepší, co dokáže popsat náš Vesmír (ale to samozřejmě neznamená, že nemůže být chybná).

A jen tak mimochodem - gravitony jsou nehnmotné, takže se nemají na co rozpadat (vždy se částice s vyšší klidovou hmotností rozpadají na částice s nižší klidovou hmotností, jinak ten rozpad porušuje zákony zachování energie a hybnosti). Teorie předpokládající jejich rozpad jsou velmi pravděpodobně chybné.

Odpovědět

pro Pavla A1

František Řeřicha,2014-07-06 07:41:42

A přesně v tom je ten zakopaný pes, v tom jak jste to napsal : Lidé pozorují !!… pozorují… a to „rychlost“ !!! pohybu. Čeho rychlost ? Periférie galaktických ramen. A vypozorovali, že..že jaká ta rychlost vnějších partií galaxií je ? ( galaxie se pohybuje, otáčí jako gramofonová deska ) No, aby to mohli posoudit, a vyslovit výrok, tak „vypozorovanou“ rychlost museli doma u stolu dosadit do rovnic. Jakých ?? A dosazovali správně ? ? Co když ne ! Ano, pozorovali rychlost správně, ale dosazovali do rovnic špatně. Proto pane Pavel A1 píšete : „Z toho co se zjistilo musíme dedukovat, ( zjistili-dosadili-a dedukovali. ! zjistily se vadné výsledky a podle vadných výsledků se dál zrodila vadná úvaha vedoucí k temné hmotě ) že by ta rychlost nebyla taková kdyby galaxie neobsahovala ještě další hmotu“- konec citace. Zjistilo se to „po výpočtu“ špatného dosazení hodnot napozorovaných. Jenže opakuji : Lidé dosazovali bohužel špatně do „správných“ rovnic, a výsledky jim ukázaly ten rozpor. Rozpor moli řešit několika způsoby, Jenže lidé volili bohužel ten vadný způsob. Popis špatného dosazení je zde : http://www.hypothesis-of-universe.com/docs/b/b_081.doc

Odpovědět

Poděkování pro "Pavel A1"

Pavel Foltán,2014-07-05 19:33:26

Poděkování pro "Pavel A1" za vysvětlení a popis postupů.

Odpovědět

Palec nahoru

Libor Zak,2014-07-05 10:42:17

Tak toto je jeden z případů, kdy je komentář stejně zajímavý jako samotný článek. Díky.

Odpovědět

Děkuji Pavlovi za vysvětlení

Milan Hrubeš,2014-07-05 10:35:34

Jen mě nesmírně vadí, že se říká tmavá nebo temná hmota či energie. Vždyť je to pouze nynějšími prostředky zatím nepozorovatelná pouze "neznámá" hmota či energie. Ale přiznejme si, básnicky to hezky vypadá.

Odpovědět

Dotaz :

Jaroslav Mrázek,2014-07-05 07:33:54

Jak se došlo k celkové hmotnosti vesmíru a není v těch výpočtech možná chyba původních autorů, kteří převzali jako hotovou věc "nějakou konstantu", jež v sobě nesla (díky tehdy nedostupné technice a nepřesnostem při používání logaritmického pravítka(!!!!), jež se v několika krocích-násobení=sčítání - změní z malé, na hrozivě velkou nepřesnost)chybu, která vlastně může znamenat, že něco NENÍ až tak veliké ???? A tak se to vleče od začátku a všude ve všech výpočtech...?

Odpovědět


Tak to není

Pavel A1,2014-07-05 08:28:27

Za prvé, celkovou hmotnost Vesmíru nikdo nezná. To. o čem se diskutuje, je průměrná hustota, a tu můžete zjistit i když neznáte celkovou hmotnost a objem (Stejně jako ke zjištění hustoty vody nepotřebujete znát hmotnost a objem veškeré vody ve Vesmíru).

Dále fyzika není biologie, kde se opisují výsledky 200 let bez ověření, ani psychologie, ve které se ověření výsledků považuje za urážku jejich autora, ale ve fyzice se ověřuje vše, co je možné. Když se postavilo LHC, tak první, co udělali, bylo, že reprodukovali výsledky ze starších urychlovačů, a to jednak, aby je ověřili, a pak také pro kontrolu, že LHC pracuje správně. A to samé se děje s každým novým experimentem a přístrojem - než se začnou dělat nové objevy, zreprodukuje se, co jde, z těch starých.

A teď k té, hustotě, jak se na ni přišlo. Předpokládá se (a zatím tomuto předpokladu nic neodporuje), že na rozměrech větších než 300 miliónů světelných let je Vesmír homogenní. Takže se vezme několik krychlí o tomto rozměru a spočítá se hmotnost všeho, co je vidět. Tím, se zjistí průměrná hustota viditelné látky. Protože dnes už umíme "vidět" i prachové mlhoviny a další objekty, které ve viditelném světle nezáří, a dokonce pomocí jejich projevů "vidíme" i černé díry, dá se takto odhadnout hustota baryonové hmoty - to jest té formy hmoty, kterou známe.

Dále se dá pozorovat rychlost pohybu hvězd v galaxiích i galaxií navzájem. Z toho se zjistilo, že vidíme jen malou část hmoty, protože gravitační vazba v galaxiích a mezi galaxiemi navzájem je větší než odpovídá baryonové hmotě. To, co nevidíme, se označilo za temnou hmotu a začalo se to (zatím neúspěšně) hledat. Ale toto není jediný důkaz existence temné hmoty. Když se dělají simulace vzniku velkorozměrové struktury vesmíru, bez předpokladu existence přesně toho samého množství temné hmoty, které vyšlo z měření pohybu galaxií, nedostaneme strukturu odpovídající našemu Vesmíru. A existují i další pozorování, která potvrzují, že ve Vesmíru je cca 80% hmoty, kterou nevidíme a nejsme schopni detekovat.

V 90. letech minulého století dva týmy astronomů pozorovali vzdálené supernovy s cílem změřit zpomalování rozpínání Vesmíru. K jejich velkému překvapení jim vyšlo, že rozpínání Vesmíru se naopak zrychluje. To, co toto zrychlování způsobuje, bylo nazváno temnou energií, z pozorování bylo určeno, jaká je její hustota, ale zatím se neví, co to je. Tenkrát také bylo poprvé dostatečně podrobně změřeno reliktní záření, aby se z něj dala odvodit křivost Vesmíru, a zjistilo se, že Vesmír je plochý. Z teorie gravitace vímě, jaká musí být průměrná hustota hmoty a energie ve Vesmíru, aby byl plochý a když se sečetla hustota baryonové hmoty, temné hmoty a temné energie (nezávisle měřené), dalo to dohromady přesně tolik, aby byl Vesmíru plochý. A když se získala ještě přesnější data o reliktním záření z družice Planck, která dovolovala zjistit o podíl jednotlivých složek hustoty Vesmíru, opět to sedělo na už známá čísla.

Takže vidíte, že to, že hustota vesmíru je tvořena 5% baryonové hmoty, 20% temné hmoty a 75% temné energie je zjištěné z mnoha navzájem zcela nezávislých experimentů a pozorování a několikrát ověřené novými pozorováními.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni