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:




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