Mapa temné hmoty. Kredit: KiDS survey.

Jak jistě mnozí vědí, soudobá fyzika se pere se dvěma velice obtížně uchopitelnými jevy – s temnou hmotou a s ještě temnější temnou energií. Zajímavé a poměrně překvapivé řešení obou těchto zapeklitých problémů naráz nedávno nabídl britský vědec Jamie Farnes z Oxfordu. Jsou to takové dvě kosmologické mouchy jednou ranou.

Dnes vládnoucí model všehomíra, kterému se láskyplně přezdívá LambdaCDM, nám neříká vůbec nic o tom, co jsou temná hmota a natož temná energie zač. Model, stejně jako my všichni, o temné hmotě a energii víme jenom kvůli tomu, že by tyto dvě přízračné substance měly působit prostřednictvím gravitační síly na běžnou, tedy víceméně viditelnou hmotu.

Jamie Farnes. Kredit: University of Oxford.

Farnes se s tím ovšem nepáře a sjednocuje temnou hmotu a temnou energii do jediného fenoménu – existence hmoty či snad přímo temného vesmírného fluida, která by měla mít zápornou hmotnost (negative mass). Zní to jako zápletka románu o alchymistech, ale Farnes a někteří jeho kolegové jsou prý přesvědčeni, že temnou hmotu a temnou energii je možné sloučit do fluida, které disponuje „zápornou gravitací“ (negative gravity). Mělo by se to projevovat tím, že namísto přitahování okolní hmotu svojí gravitací odpuzuje. Něco takového je sice v zoufalém rozporu s naší každodenní zkušeností, ale vesmír má prý rád symetrii. Třeba to platí i pro gravitaci.

Podobné nápady se zápornou hmotou se už objevily. Byly ale smeteny ze stolu s tím, že rozpínání vesmíru by ředilo působení této výstřední hmoty, které pozorujeme jako temnou energii. A to se podle našich pozorování různě starého vesmíru neděje. Farnes těmto námitkám rafinovaně čelí zavedením triku, kterému říká „tenzor stvoření“ (creation tensor). Z něho podle Farnese vyplývá, že „fluidum“ se záporným znaménkem ve vesmíru neustále vzniká, takže se projevy „temné energie“ v průběhu rozpínáním vesmíru neředí.

Ilustrace centra teleskopu SKA v jižní Africe. Kredit: SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions.

Výhodou Farnesovy teorie je, že prý jako první nabízí takové předpovědi chování hal temné hmoty, že to odpovídá reálným pozorováním. Farnesovo vesmírné fluidum o záporné hmotnosti také vlastně před 100 lety předpověděl Einstein, když zaváděl svoji problematickou kosmologickou konstantu. Jeho tehdejší popis se docela blíží vesmíru vyplněnému hmotou o záporné hmotnosti.

Farnes uvádí, že předešlé pokusy o skloubení temné hmoty s temnou energií se snažily modifikovat Einsteinovu obecnou relativitu. To se ale ukázalo jako nesmírně obtížné a v podstatě nefunkční. Farnes spojil dvě docela staré myšlenky, o nichž se ví, že nejsou v principiálním rozporu s obecnou relativitou – hmotu se zápornou hmotností a tvoření hmoty de novo. Výsledek je okouzlující. Temná hmota s temnou energií by mohly být projevy toho, jak hmota s běžnou hmotností surfuje po moři hmoty o záporné hmotnosti. Teď by měly přijít na řadu testy teorie s radioteleskopy pokročilé soustavy teleskopů Square Kilometre Array (SKA).

Je to samozřejmě šílenost. Autor komentáře si živě představí, jak nejeden kovaný fyzik lomí rukama a obrací oči v sloup. Jenomže problém temné hmoty a temné energie už je sám o sobě velice šílený. Konvenční řešení a experimenty v hledání podstaty temné hmoty a temné energie očividně selhávají, jeden za druhý a stále znovu. Nejspíš už přichází čas pro nějaké pořádné odvázané řešení. Uvidíme, jak to s vesmírnou hmotou o záporné hmotnosti půjde dál.

Literatura
Phys.org 5. 12. 2018, Astronomy & Astrophysics 620: A92.