Temná hmota? Po novém objevu je ještě exotičtější  
Nejjasnější galaxie v centrech kup galaxií se nechovají tak, jak by měly. Je za tím chyba pozorování, nějaký neznámý astrofyzikální fenomén nebo dokonce nová fyzika?
Kupa galaxií Abell S1063 na snímku Hubbleova teleskopu. Kredit: NASA, ESA & J. Lotz (STScI).
Kupa galaxií Abell S1063 na snímku Hubbleova teleskopu. Kredit: NASA, ESA & J. Lotz (STScI).

Kupy galaxií jsou největší struktury ve vesmíru, pro které ještě máme speciální název. Obsahují tisíce galaxií, vyplňuje je horký plyn a jsou v mnoha ohledech pozoruhodné. Pokud skutečně existuje temná hmota, a to je stále ještě s otazníkem, tak kupy galaxií obsahují i temnou hmotu, tedy spoustu temné hmoty. Podle vládnoucích modelů vesmíru a temné hmoty by kupy galaxií měly mít velmi hustá jádra. A v takovém jádru by měla sedět jako pecka velmi hmotná galaxie, která se odtamtud nehne.


Teorie je to velmi pěkná. Potíž je v tom, že podle nového pozorování tak docela nefunguje. David Harvey z Laboratoře astrofyziky Švýcarského federálního technologického institutu v Lausanne se svými kolegy prostudoval deset kup galaxií a zjistil, že hustota jejich jader je mnohem nižší, než jak to předpovídají soudobé modely. A taky zjistil, že se galaxie v centru kupy galaxií ve skutečnosti může pohybovat, a to tak, že si toho všimneme přes celý vesmír.

David Harvey. Kredit: D. Harvey.
David Harvey. Kredit: D. Harvey.

V každé pořádné kupě galaxií mají ohromnou, velice hmotnou a velice jasnou galaxii, která se nachází velmi blízko středu dotyčné kupy. Bývají to nejjasnější galaxie v kupě, takže se jim přezdívá Brightest cluster galaxy (neboli BCG). Obvykle jde o veliké eliptické galaxie, a jsou mezi nimi nejvíce hmotné galaxie ze všech, které známe ve vesmíru.


Harveyho tým porovnal svá pozorování s předpověďmi kosmologických hydrodynamických simulací projektu BAHAMAS (BAryons and HAloes of MAssive Systems). Záhy se ukázalo, že na sebe nesedí. Simulace BAHAMAS, které používají Standardní kosmologický model s chladnou temnou hmotou (Lambda-Cold Dark Matter model), totiž vedou k tomu, že v kupách galaxií musí být enormní hustota temné hmoty. A takto zahuštěná temná hmota by svojí gravitací měla udržet nejjasnější, tedy BCG galaxii pěkně na svém místě v centru kupy.

Jenomže temná hmota tam takové galaxie neudrží. Harvey a spol. z pozorování vyčetli, že přinejmenším některé BCG galaxie kmitají sem a tam. Pokud v tom není nějaká chyba, tak se pozorování v tomto případě zásadně rozchází s teorií. To by naznačovalo, že existuje nějaký doposud neznámý mechanismus nebo dokonce „nová“ fyzika, na kterou jsou všichni tak natěšení.

Část mapy temné hmoty z projekt KiDS. Kredit: KiDS survey.
Část mapy temné hmoty z projekt KiDS. Kredit: KiDS survey.

Jak vlastně takové pozorování probíhá? Badatelé využili toho, že kupy galaxií fungují jako silné gravitační čočky. Tyto gravitační čočky mohou posloužit ke zmapování temné hmoty v kupě. Temná hmota sice není vidět, ani nijak neinteraguje s běžnou hmotou, gravitace ji ale prozradí. Díky gravitační čočce lze určit, kde je centrum kupy, a také největší hustota temné hmoty. Nakonec už jenom stačilo zjistit, jestli nejjasnější, čili BCG galaxie kupy sedí na místě anebo se pohybuje kolem vytipovaného centra kupy.

Vše nasvědčuje tomu, že v centrech kup galaxií je ve skutečnosti mnohem méně temné hmoty, než jsme si mysleli. Takový výsledek zpochybňuje existenci chladné temné hmoty a zároveň naznačuje, že by v jádrech kup galaxií měla být nějaká více exotická temná hmota. Harvey a jeho tým hodlají své výsledky prověřit na větším souboru kup galaxií. Pak se ukáže, jestli jde o chybu, nový astrofyzikální fenomén anebo vytouženou novou fyziku.

 


Literatura
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne 26. 10. 2017, arXiv:1703.07365, Wikipedia (Brightest cluster galaxy).

Datum: 29.10.2017
Tisk článku

Temná hmota - Šalev Aner
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 279 Kč
cena: 237 Kč
Temná hmota
Šalev Aner
Související články:

Temná hmota vesmíru     Autor: Pavel Brož (07.04.2004)
Zahrává si temná hmota se základními fyzikálními konstantami?     Autor: Stanislav Mihulka (20.11.2015)
Podle nové teorie tvoří temnou hmotu bláznivě těžké částice     Autor: Stanislav Mihulka (25.03.2016)
Temná hmota: Horká anebo studená?     Autor: Stanislav Mihulka (04.09.2016)



Diskuze:

Gravitacna cocka

Ondrej Kollar,2017-11-02 13:33:53

ked to chapem spravne tak tu ta gravitacna sosovka bola vyuzita na ziskanie rozne starych pozorovani toho clusteru? a z toho pozorovania sa namodelovalo 3d pozicie jednotlivych galaxii?

Odpovědět

Ale veď...

Milan Závodný,2017-10-30 16:19:03

Temná hmota sa vôbec nespráva, ako hmota baryonická! Ale vôbec! Tak prečo stále modelujú, akoby mala nutne sedieť v gravitačných centrách? Ak by mala rovnakú gravitačnú konštantu, bola by predsa natlačená vždy v strede, a to nie je. Predsa jej je mnohonásobne viac, tak by hviezdami mala len tak zametať. Mne najviac bije do očí, že s baryonickou hmotou neinteraguje podľa pravidiel gravitácie, ale akoby podľa jej vlastných pravidiel.

Odpovědět


Re: Ale veď...

Milan Závodný,2017-10-31 07:31:51

Prečo neexistujú hviezdy z temnej hmoty? Prečo nie sú čierne diery z temnej hmoty, keď jej je tak veľa? Ona ovplyvňuje pohyb hviezd v galaxii, inak by galaxie skolabovali do gigantickej čiernej diery, alebo sa rozleteli do okolia, ale to znamená, že ona v centrách galaxii hviezdy akoby ťahala od seba, zatiaľ čo na periférii im nedovoľuje odletieť. Jej gravitácia nie je konštantou v našom ponímaní.

Odpovědět

uvidíme

Libor Zak,2017-10-30 16:13:26

K existenci temné hmoty jsem v posledních letech čím dál víc skeptický. Možná se současní fyzikové až moc za každou cenu snaží udržet standardní model. Ty vztahy a pravidla samozřejmě platí, ale jejich příčinou může být právě něco co nám uniká, nějaká klíčová vlastnost časoprostoru. Ať už vliv dalších rozměrů vesmíru, vliv jiných vesmírů vedle toho našeho, nebo další síla, která se projevuje podobně jako gravitace a zároveň odlišně. Těch možná je příliš mnoho a ke každému z nich vlastně existuje i celkem dost teorií. Tak uvidíme, která nakonec vyhraje, nebo jestli je všechno jinak. Moc bych si přál, aby se to rozlousklo ještě za mého života.

Odpovědět


Re: uvidíme

Milan Krnic,2017-10-30 17:12:40

Já bych všechny prostředky, investované do takovýchto, velkoryse řečeno úvah, investoval raději do vývoje, stavby a vyslání kosmických sond, které zmapují co možná největší část okolního Vesmíru, a pak bych se pouštěl ho nějakých teorií o tom, jak to v tom Vesmíru, resp. na galaktické škále vypadá. Skeptický k existenci temné hmoty nejsem, jen ta O Karkulce je lepší.

Odpovědět


Re: Re: uvidíme

Libor Zak,2017-10-30 18:44:31

:-D Sondy jsou zatím o hodně dražší, než ty teleskopy. A většina dat je i tak získána právě z těch sond, nebo jinak řečeno vesmírných teleskopů. Takže je fajn, že ty data ze sond i někdo analyzuje a dělá na základě nich teorie. Taky bych raději ty vesmírné lety. Třeba se brzy dočkáme, doba tomu teď celkem přeje.

Odpovědět


Re: uvidíme

Milan Závodný,2017-10-31 07:27:17

...síla, která se projevuje podobně jako gravitace, a zároveň odlišně.
To je ono! To predsa už dávno tvrdím! Gravitácia temnej hmoty je iná, ako tá "naša".

Odpovědět

Vytužená nová fyzika môže byť multivesmír

Anton Matejov,2017-10-30 07:52:01

Pak se ukáže, jestli jde o chybu, nový astrofyzikální fenomén anebo vytouženou novou fyziku...

Asi by sme mali pripustiť, že žijeme v multivesmíre. Možno žijeme v zrazených vesmíroch
Tých nesúladov je príliš veľa.
Matematika nám naznačuje, že nejde zjednotiť kvantovú teóriu a všeobecnú teóriu relativity do jednotnej teórie všetkého. Obe teórie sa ale stále experimentálne potvrdzujú. V multivesmíre asi bode možné zjednotiť obe teorie. Musíme ale rozšíriť predpoklad o viac vesmíroch.
Nevieme vysvetliť v teoriach Bing-Bangu (veľkého tresku), kam zmizla časť antihmoty. Ak by ale časť antihmoty nezmizla, tvoril by v súčasnosti náš vesmír väčšinou fotóny po anihilácii hmoty a antihmoty.
Nevieme z čoho sa skladá tmava hmota a tmava energia. Vieme len že tmava hmota sa neskladá s baryonovej hmoty a prejavuje sa gravitačne. S poznatkami o tmavej energie ešte horšie.
V kvantovej fyzike nevieme riadne vysvetliť tiež veľa javov. Napríklad prečo dualita častíc?
Ak zmeriame hybnosť častíc, nezameriame ich polohu. Alebo princíp neurčitosti.
Častice ako napríklad elektrón raz môže byť sem, druhy raz úplne niekde inde.
Ale to tiež indikuje predpoklad, že elektron môže preskakovať raz z jedného vesmíru do iného vesmíru.
Ak vylúčime všetke rozumné vysvetlenia neostane nám nič iné, len pripustiť že žijeme v multivesmíre.
A multivesmír asi bude ten nový astrofyzikální fenomén, alebo tá nová vytúžená fyzika.

Odpovědět


Re: Vytužená nová fyzika môže byť multivesmír

Milan Krnic,2017-10-30 17:00:44

Obecná teorie relativity, i jiné popisy, jsou pouze určitým nepřesným přiblížením reality. Kdy OTR je obstojně použitelná na škále naší krásné Sluneční soustavy. Popisovat OTR Vesmír je nesmysl. Pokoušet se sjednotit popisy na různých škálách jakbysmet. V multivesmíru asi bude možné ohřívat párky ve studené vodě. Asi :)

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