Temná hmota: Horká anebo studená?  
Data z programu Hubble Frontier Fields napovídají, že temná hmota by nemusela být ani horká ani studená, nýbrž teplá (warm dark matter).

 

Horká nebo studená? (ilustrace z Illustris) Kredit: Markus Haider / Illustris.
Horká nebo studená? (ilustrace z Illustris) Kredit: Markus Haider / Illustris.

Už to bude pomalu sto let, co se objevily první náznaky problémů s hmotou ve vesmíru. Dnes mnoho lidí věří tomu, že ve vesmíru podstatná, vlastně zcela rozhodující část hmoty chybí. Nebo vlastně nechybí, ale my o této scházející hmotě nic nevíme. Konkrétní čísla se neustále mění – jak chcete přesně vyčíslit něco, o čem skoro nic nevíte – ale podle standardního kosmologického modelu tento vesmír tvoří cca 4,9 procent běžné, tedy viditelné a zjistitelné hmoty, a 26,8 procent temné hmoty. Zbývajících 68,3 procent vesmíru představuje temná energie, která by měla pohánět zrychlující se rozpínání vesmíru. Přízračnou temnou energii raději ponecháme stranou, abychom na sebe nepřivolali nějakou kletbu. Pokud jde o temnou hmotu, její zavedení sice vyřešilo patálii se scházející hmotou ve vesmíru, ale hned na nás přivolalo mnohem horší problém – co je vlastně temná hmota zač?

Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).
Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).


Teorií je přehršel, stačí si jenom vybrat. Pokud je rozdělíme podle hybnosti odpovídajících objektů tvořících temnou hmotu, pohybujících se náhodnými pohyby v raném vesmíru (FLS, anglicky free streaming length), tak nám nabízejí temnou hmotu chladnou (cold), teplou (warm) nebo horkou (hot). S teplotou to kupodivu až tak nesouvisí. Pokud byly pohyby objektů temné hmoty v raném vesmíru mnohem menší než tehdejší protogalaxie, tak je řeč o chladné temné hmotě. Pokud byly zhruba stejné jako velikost protogalaxií, tak jde o teplou temnou hmotu, a jestliže byly mnohem větší než protogalaxie, tak vytvářejí horkou temnou hmotu.

Klasická kosmologie modelu Lambda-CDM. Kredit: Alex Mittelmann / Coldcreation.
Klasická kosmologie modelu Lambda-CDM. Kredit: Alex Mittelmann / Coldcreation.

Chladnou temnou hmotu by mohly tvořit objekty MACHO (Massive Compact Halo Objects), čili například velké populace černých děr, objekty RAMBO (Robust Associations of Massive Baryonic Objects), například početné shluky hnědých trpaslíků, masivní částice WIMP (Weakly-Interacting Massive Particles) nebo axiony. S chladnou temnou hmotou počítá momentálně vládnoucí kosmologický model Lambda-CDM, kde CDM znamená právě chladnou temnou hmotu. Tenhle model leccos hezky vysvětlí, jsou v něm ale díry. Největší z nich představuje problém s trpasličími galaxiemi – pokud by temná hmota byla chladná, tak by v raném vesmíru mělo být mnohem víc trpasličích galaxií, než jich pozorujeme. Je možné, že jsme v raném vesmíru trpasličí galaxie prostě ještě nenašli, a infračervené průzkumy oblohy, jako jsou Two-Micron All Sky Survey (2MASS) či Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), je za nějaký čas najdou. Nebo temná hmota není chladná.

Program Hubble Frontier Fields se snaží dostat ještě hlouběji, za Hubble Ultra Deep Field. Kredit: NASA and A. Feild (STScI).
Program Hubble Frontier Fields se snaží dostat ještě hlouběji, za Hubble Ultra Deep Field. Kredit: NASA and A. Feild (STScI).


Nicola Menci z Astronomical Observatory of Rome (INAF) a jeho kolegové ve své nové studii, kterou zveřejnil časopis Astrophysical Journal Letters, tvrdí, že temná hmota není ani chladná, ani horká, ale teplá (takže warm dark matter, WDM). Zjistili totiž, že kosmologický model zahrnující teplou temnou hmotu, lépe popisuje situaci, kterou pozorujeme v raném vesmíru. Při svém výzkumu využili data programu Hubble Frontier Fields (HFF), díky němuž se dostáváme do opravdu hlubokého vesmíru. Tento program využívá gravitační čočkování a s jeho pomocí dosáhne hlouběji do vesmíru, než by jinak bylo možné.
Z toho, co Menci a jeho kolegové v datech Hubble Frontier Fields našli, mohli dokonce odvodit limit hmotnosti částic teplé temné hmoty. Výskyt galaxií v raném vesmíru odpovídá tomu, že částice teplé temné hmoty by měly být s vcelku slušnou statistikou těžší než 2,1 keV. Je to vlastně taková unikátní sonda do problému temné hmoty, která je nezávislá na fyzice běžné hmoty. Jestli mají Menci a spol. pravdu, tak by teplou temnou hmotu mohla nejspíš tvořit sterilní neutrina. Jenže, jak čtenáři OSLA dobře vědí, sterilní neutrina sama o sobě představují další šílený problém dnešní fyziky. Menci a další fyzici to ale nevzdávají. Spoléhají na další data z programu Hubble Frontier Fields a těší se, až bude v akci nový Vesmírný teleskop Jamese Weba. S ním si pak pořádně prohlédneme raný vesmír.

Literatura
Universe Today 31.8. 2016, Astrophysical Journal Letters 825: L1, Wikipedia (Dark matter).

 

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 04.09.2016
Tisk článku

Hmota, život, inteligencia - Magdolen Dušan
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 365 Kč
cena: 343 Kč
Hmota, život, inteligencia
Magdolen Dušan
Související články:

Podle nové teorie tvoří temnou hmotu bláznivě těžké částice     Autor: Stanislav Mihulka (25.03.2016)
Agónie nové fyziky pokračuje: Observatoř IceCube nenašla sterilní neutrina     Autor: Stanislav Mihulka (10.08.2016)
Temná hmota pokořila grandiózní detektor LUX     Autor: Stanislav Mihulka (23.08.2016)



Diskuze:

Jablka a hrušky

Jakub Vondrášek,2016-09-06 08:40:22

V článku uvádíte, že vesmír se skládá z 4,9% hmoty, 26,8% temné hmoty a zbytek 68,3 temné energie.
To už neplatí Einstainův vzorec, že hmota je energie krát konstanta (c na druhou). Tedy hmota má jiný rozměr než energie. Takže buď uvedu, že vesmír se skládá z hmoty (popřípadě antihmoty), temné hmoty a záření (fotony mají nenulovou hmotnost). Nebo z energie hmoty (popřípadě antihmoty), temné hmoty a záření. Jsem laik ale zdá se mi, že se tady co se tedy rozměrů pletou jablka s hruškama, nebo se mýlím?

Odpovědět


Re: Jablka a hrušky

Jiří Svejkovský,2016-09-06 09:23:38

Popletl jste si vzorce. Hmota je energie lomeno konstanta. A protože hmota a energie jedno jsou, je celkem jedno, v jakých jednotkách to uvádíte. Vámi uvedený foton může přecházet z energie do hmoty naprosto libovolně.

Mimochodem, baryonové hmoty je 4%, je na zamyšlení, která z těchto hmot je vlastně "teplá".

Odpovědět

Ne

David Pešek,2016-09-05 21:18:20

Žádná temná hmota neexistuje

Odpovědět


Re: Ne

Vojtěch Kocián,2016-09-06 07:04:24

To je docela dobře možné, jen by ji v tom případě nahradilo něco ještě mnohem divnějšího. Stejně jako kdysi celkem dobře pochopitelnou teorii éteru nahradila mnohem nesrozumitelnější, podivnější a selským rozumem těžko zpracovatelná teorie relativity.

Odpovědět


Re: Re: Ne

Milan Krnic,2016-09-06 09:21:55

Taková chyba ve výpočtech není nic divného/divnějšího.

Odpovědět


Re: Re: Ne

Stanislav Drábek,2016-09-06 10:30:12

Jen si říkám, jestli se nám ten étér pod rouškou temné hmoty tak trochu nevrací?

Odpovědět

Temna hmota, temna energia.

Richard Palkovac,2016-09-05 17:59:32

Temna hmota sa sprava presne tak, ako by existovali, priblizne rovnake vesmiry ako nas, aj v ostatnych dimenziach, ako tych nasich a navzajom posobili gravitacne na seba. Napriklad "za nasou" galaxiou su dalsie a tak na urovni galaxie/gaktickej kopy, je gravitacia silnejsia ako na urovni hviezdy, lebo vsetky vesmiry su rovnako riedke ako nas a tak je malo pravdepodobne, ze "na mieste" Slnka, sa nachadza hviezda z inych vesmirov. Naproti tomu, je velmi pravdepodobne, v podstate zakonite, ze "za nasou" galaxiou su ine.

Temna energia, je energia uvolnena zo singularity Velkeho tresku. Jej mala cast sa premenila na hmotu a ziarenie (teda energiu rozlozenu v priestore), ktora sposobuje brzdenie rozpinania vesmiru, gravitaciou. Ostatna temna energia, sposobuje rozpinanie vesmiru (mohli by sme obrazne povedat, ze je to "energia vybuchu"). Kedze v starsich galaxiach , v ich stredoch, vznikaju "Sive objekty", hmota v ich singularitach zanika do "cistej energie", mohli by sme vlastne rovno povedat, ze do temnej energie a tak energia rozpinania vesmiru rastie a teda vesmir sa asi zrychlene rozpina. Vsetko toto, priblizne rovnako, prebieha vo vsetkych dimenziach vesmiru, takze aj v inych vesmiroch.

Je to jednoduche, ale nikto tomu zatial neveri, aj ked je to nad Slnko jasne.

http://riki1.eu/Sive_objekty_Grey_objects.htm

http://riki1.eu/Gravitacia_a_tmava_hmota.htm

*

Odpovědět


Re: Temna hmota, temna energia.

Milan Krnic,2016-09-05 18:42:45

Nad Slnko jasné je, že pokud se nějak chovají (temná hmota a energie), my nevíme jak. A tedy vymýšlíme teorie, resp. hypotézy. Je to jednoduché, a je celkem jedno, kdo tomu věří, protože to je fakt.

Odpovědět


Re: Temna hmota, temna energia.

Stanislav Florian,2016-09-05 22:04:56

Pro R. Palkovac, píšete :"Napriklad "za nasou" galaxiou su dalsie a tak na urovni galaxie/gaktickej kopy, je gravitacia silnejsia ako na urovni hviezdy"
Nechápu to. Pokud gravitace galaktické kopy je vzhledem k nám silnější než naší hvězdy ( Slunce), tak by musela Země opustit sluneční soustavu a Slunce a směřovat k působišti gravitace galaktické kopy.
Dle Vás je to jednoduché a na Slunce jasné. takže prosím o slunce jasnou jednoduchou odpověď proč je gravitace kupy galaxií vzhledem k nám větší, než gravitace Slunce.

Odpovědět


Re: Re: Temna hmota, temna energia.

Richard Palkovac,2016-09-06 07:52:16

Predstavte si to takto. Keby sa nasa galaxia rovno zrazila s nejakou inou z nasho znameho vesmiru, co sa vlastne aj stane niekedy v buducnosti s galaxiou v Andromede, tak geometria nasej Slnecnej sustavy si to s velkou pravdepodobnostou ani nevsimne, ale na tvar oboch galaxii to bude mat zasadny vplyv.

Odpovědět


Re: Re: Re: Temna hmota, temna energia.

Stanislav Florian,2016-09-06 09:23:10

No právě, vliv sousedních galaxií na Zemi a sluneční soustavu je nepatrný a podle astronomů ( to jsou ti co rozumí astronomii), bude malý i v době průniku galaxií. Tvar galaxií se mění a lze těžko vysvětlit bez zavedení pojmu temná hmota, která zvyšuje gravitační účinky vzhledem k pozorovanému množství hvězd galaxie. Vliv centra galaxie na Slunce je malý, za dobu své existence oběhlo Slunce asi 25 krát. Hvězdy uvnitř galaxie se pohybují různými rychlostmi vůči sobě a současně se vše ve vesmíru od sebe vzdaluje. Takže vliv gravitace galaxií a kop galaxií, který by měl nějak nahradit pojem temná hmota nevidím, naopak tato gravitace je z hlediska hvězd ( baryonové hmoty) menší, než pozorované výsledky gravitačních účinků.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Temna hmota, temna energia.

Richard Palkovac,2016-09-06 12:22:05

Ten vplyv by ste prave ze mal vidiet, ak uvazujeme o hmote v inych dimenziach, ktora posobi gravitacne(a nijako inak) na nasu hmotu, lebo to je to iste, ako nejaka zazracna tmava hmota rozprestrena v nasej dimenzii.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Temna hmota, temna energia.

Stanislav Florian,2016-09-06 13:43:03

Já o hmotě v jiných dimenzích neuvažuji a mám obavy, že při Vašich úvahách o jiných dimenzích se tam můžete sám dostat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Temna hmota, temna energia.

Richard Palkovac,2016-09-06 14:55:56

Kazdy, kto veri v zakriveny casopriestor, musi uvazovat o dalsich dimenziach, ved kam by bol ten casopriestor zakriveny, ak nie do dalsich dimenzii ?

A nevidim dovod, preco by v tych dalsich dimenziach hmota nebola, ved co by to bol za nezmysel ? Nase tri priestorove dimenzie su niecim vynimocne ?

http://riki1.eu/dimenzie.htm

*

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Temna hmota, temna energia.

Stanislav Florian,2016-09-06 21:24:42

Základní poznatky teorie strun vedou k možnostem mnohovesmíru ve více dimenzích, které ovšem spolu žádným způsobem neinteragují, jsou trvale vedle sebe. Což je v zásadním rozporu s Vaší teorií temné hmoty v jiných dimenzích. Odkazy na Vaše stránky nečtu, zatím jsem se tam nic rozumného nedozvěděl.

Odpovědět

Horká nebo studená ?

Vlastislav Výprachtický,2016-09-05 06:07:16

Astronomové z INAF mají názor ,že temná hmota bude teplá, tedy bude mít větší teplotu než okolí. To by znamenalo, že probíhá v temné hmotě jakási reakce a nebo že reaguje na dopadající částice nebo energii. Jeví se to jako možné, proto je žádoucí další zkoumání v tomto směru provést.

Odpovědět


Re: Horká nebo studená ?

Milan Krnic,2016-09-05 18:33:58

A pokud to je chyba ve výpočtech (resp. chyba ve výpočtech zde je jistě, viz rozbory Prof. RNDr. Michala Křížka, DrSc., ovšem to nutně neznamená, že temná hmota není), případně chybná teorie (tedy jsou to spíše hypotézy), pak by temná hmota nemusela být ani horká ani studená, ani teplá, nýbrž žádná. To by byla teprve legrace :)

Odpovědět


Re: Re: Horká nebo studená ?

Jozef Vyskočil,2016-09-05 20:45:04

Možno len gravitácia funguje inak ako si myslíme, alebo existuje ešte niečo iné, podobné gravitácii.

Odpovědět


Re: Re: Horká nebo studená ?

Richard Palkovac,2016-09-06 08:25:22

Pan prof. Křížek, ako matematik, kritizuje jednak to, ze sa snazime OTR , ktoru mame overenu na malych skalach, pouzit na cely vesmir a dalej hlavne to, ze pouzitim kozmologickeho principu, zjednodusujeme OTR na FRIEDMANN-LEMAÎTROVU rovnicu. Ako matematikovi sa mu prirodzene nepaci, ze neexistuju ziadne odhady chyb, ktorych sa tymto zjednodusenim dopustame. Kozmologovia tvrdia, ze su tie chyby zanedbatelne. Pan prof. Křížek, ale tiež vacsinou netvrdi, ze temna hmota neexistuje, len tvrdi ze jej bude menej ako predpoklada nepresny model.

Odpovědět


Re: Re: Re: Horká nebo studená ?

Milan Krnic,2016-09-06 09:18:23

"len tvrdi ze jej bude menej.." .. nesmysl.
Temná hmota - Michal Křížek (Seminář KS ČAS a JČMF 4.10.2013)
https://www.youtube.com/watch?v=avoo9UlFj5U

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Horká nebo studená ?

Richard Palkovac,2016-09-06 12:36:28

"Nesmysl" to urcite nie je, vyplyva to z jeho knizky "Antigravitace" a aj s niektorych jeho prednasok, ale na druhej strane mate pravdu, ze pred par tyzdnami som dostal jeho mierne radikalnejsie vyjadrenie :

"Podle meho nazoru je tmava hmota jen chybou modelu, kdyz se Einsteinovy rovnice extrapoluji na cely vesmir. Pritom Einsteinovy rovnice se "proveruji jen v okoli Slunce"."

ale zarovan este dodal :

"Rozhodne nam nevychazi, ze by melo byt 6x vice temne hmoty nez baryonove hmoty."

Myslim, ze tieto vety suhlasia s tym , co pan profesor verejne deklaruje, tak som si dovolil ich tu uviest s nasej komunikacie, dufam ze sa nenahneva.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Horká nebo studená ?

Milan Krnic,2016-09-07 08:06:49

Nesmysl to je, protože netvrdí "jen ..", ale zcela racionálně pouze to, že nevíme, jak to s kosmem je. A dále uvádí jaké jsou cirka dosud dostupné soudné možnosti vysvětlení.

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