Tmel hviezda vedomosti

Aktualizované: 24.01.19 - 05:53

Prečo sa všetko nerozpadne vo vesmíre?

Tkanina má strašidelný efekt: tmavá hmota nevyžaruje žiadne žiarenie a je neviditeľná. Vedci tento fenomén prenasledujú už 40 rokov. Nová štúdia svojím prístupom otriasa základmi klasickej fyziky.

Od Silvie von der Weiden

Vo vesmíre straší tajomný materiál. Zanecháva stopy na obežnej rýchlosti miliárd hviezd v špirálových galaxiách, ktoré sa rovnako ako naša Mliečna dráha otáčajú okolo svojich stredov. V skutočnosti by rýchlosť rotácie galaxií mala klesať smerom von ako rotujúce ohnivé koleso. V skutočnosti však rýchlosti otáčania zostávajú rovnaké aj pri zväčšovaní vzdialenosti od stredu. Regióny preto musia obsahovať oveľa viac hmoty, ako odhaľuje množstvo hviezd a plynu.

Ešte viac: neviditeľná hmota drží galaxie pohromade kvôli svojej masovej príťažlivosti, ktorá by sa inak roztrhla odstredivou silou. Neviditeľný cement hviezd nevydáva žiadne žiarenie. Preto sa nedá merať priamo: Temná hmota, ako astronómovia tento jav nazývajú, sa odhalí iba nepriamo.

Ich vplyv možno pozorovať aj v oveľa väčších štruktúrach vesmíru. Tisíce hviezdnych systémov bzučia okolo seba v mocných zhlukoch galaxií. Rýchlosti galaxií sú také veľké, že gravitácia viditeľnej hmoty nemohla držať zhluk pohromade: dávno by sa rozfúkla. Aby galaxie zostali pohromade vo svojich zhlukoch, musí tu byť desaťkrát až stokrát viac tmavej hmoty. Dáva vesmíru štruktúru.

Satelitné merania naznačujú, že vesmír obsahuje iba štyri percentá „normálnej“ hmoty nachádzajúcej sa vo hviezdach a planétach. Odhaduje sa, že 23 percent hmoty vo vesmíre tvorí tmavá hmota. Celkovo by mala záležitosť podiel takmer 30 percent. To je zhruba kritická hustota hmoty, veľkosť, ktorá umiestňuje vesmír na hranicu medzi večnou expanziou a kolapsom. Podiel temnej hmoty určuje osud vesmíru. Niet divu, že vedci prenasledovali strašidelný materiál už 40 rokov.

Po dlhú dobu sa neutríno, extrémne ľahká, elektricky neutrálna elementárna častica, považovala za kandidáta. Výpočty však ukazujú, že jeho celková výška je tiež nedostatočná na odstránenie rozdielu v chýbajúcej hmote. Britský fyzik Stephen Hawking navrhol inú možnosť. Potom sa malo počas Veľkého tresku vytvoriť veľké množstvo malých čiernych dier. Takáto mini-diera by ťažko bola väčšia ako elementárna častica, ale mala by hmotnosť hory. Priame dôkazy však zatiaľ chýbali tak pre ne, ako aj pre temnú hmotu.

Nový model otriasa základmi fyziky

Niektorí vedci teraz stratili trpezlivosť. V odbornom časopise Astronomy and Astrophysics vedci z Viedenskej technickej univerzity a univerzity v Bonne navrhujú nový model, ktorý otriasa základmi nielen klasickej fyziky. Podľa toho by gravitácia vyvinula silnejšiu príťažlivú silu vo väčších mierkach ako v každodennom svete.

Je pravda, že sa dalo vysvetliť toľko účinkov, ktoré sa predtým pripisovali temnej hmote. Cena: gravitačná sila by bola premenlivá a stratila by status prirodzenej konštanty. Vo svojej štúdii skupina vedená bonnským astronómom Pavlom Kroupom a ich viedenskí kolegovia pomocou príkladov podrobne vysvetlili slabiny predchádzajúcich modelov temnej hmoty. Záver: „Musíme začať vážne uvažovať o alternatívach.“ Patrili sem aj úpravy Newtonovej gravitačnej teórie.

Mnoho vedcov zostáva skeptických

Tento názor zastáva aj Marcel Pawlowski, astrofyzik na univerzite v Bonne a spoluautor štúdie. „Všeobecne akceptovaná konkrétna formulácia upravenej gravitácie zatiaľ neexistuje. Existujú však alternatívne modely, “hovorí.

Mnoho vedcov však zostáva skeptických. Vyčítajú alternatívnym modelom iba vysvetlenie toho, na čo sú prispôsobené. „K dnešnému dňu nedošlo k nijakej úprave gravitačných zákonov, ktorá by dokázala vysvetliť celú škálu pozorovaní vo vesmíre,“ hovorí Simon White, riaditeľ Ústavu astrofyziky Maxa Plancka v Garchingu. Problém však je, že niektoré z myšlienok o temnej hmote sú v rozpore s pozorovaniami v našom vesmírnom susedstve. Bonnskí vedci na to upozorňujú.

Kvôli masovej príťažlivosti temnej hmoty sa dá očakávať, že najmenej tisíc satelitných galaxií obieha okolo dominantnej Mliečnej dráhy a jej suseda, galaxie Andromeda. V skutočnosti ich je iba 25. Ako sa dostať z dilemy?

Nádeje mnohých vedcov smerujú k veľkému urýchľovaču LHC v Ženeve. S jeho pomocou chcú postúpiť do tých energetických rozsahov, v ktorých sa pre tmavú hmotu očakávajú častice predpovedané teóriou supersymetrie. Teoretici už vytvorili názov pre kandidátske častice: „Wimp“, čo znamená „slabo interagujúca, masívna častica.“ To, či skutočne existujú alebo nie, bude testovacím prípadom pre moderné modely začiatku a konca sveta.