Rozložení plynného vodíku v simulované trpasličí galaxii a v reálné galaxii IC 1613. – Kredit: Read et al. (2019).

Temná hmota je stále … temná. Vědci ale nepolevují ve svém úsilí a snaží se za každou cenu proniknout alespoň trošku hlouběji do nitra této kosmické záhady. Jeden z vědeckých týmů nedávno našel doklady pro to, že se temná hmota v důsledku tvorby hvězdy v galaxiích může pohybovat, a se že může „ohřívat“. Jejich výsledky jsou prvním pozorováním dříve předpovězeného jevu, který je znám jako ohřívání temné hmoty (dark matter heating).

Justin Read. Kredit: University of Surrey.

Justin Read z britské Univerzity v Surrey a jeho kolegové studovali temnou hmotu v trpasličích galaxiích. Trpasličí galaxie jsou malé, málo zářící a obvykle obíhají velké galaxie, jako je třeba naše Mléčná dráha. Z řady důvodů jsou právě trpasličí galaxie vhodné ke studiu temné hmoty. Temná hmota tvoří většinu našeho vesmíru. Problém je v tom, že podle všeho nereaguje se světlem jako běžná hmota. Z toho důvodu ji můžeme sledovat jedině nepřímo, prostřednictvím působení gravitace. Jednu z možností nabízí zmíněná tvorba hvězd v trpasličích galaxiích.

Když vznikají hvězdy, tak jejich intenzivní hvězdné vichry obvykle odfouknou plyn a prach z centra dotyčné galaxie. Výsledkem toho pak je, že v centru takové galaxie zůstává méně hmoty, čím poleví gravitační působení mezi běžnou hmotou a temnou hmotou. Tím dochází k ohřívání temné hmoty, přičemž temná hmota získává energii a pohybuje se ven z centra galaxie.

Elegantní trpasličí galaxie NGC 5264 s asi 1 miliardou hvězd. Kredit: ESA/Hubble & NASA.

Read a jeho tým proměřili množství temné hmoty v celkem 16 trpasličích galaxiích, které se navzájem podstatně liší historií tvorby hvězdy. Jejich výzkum ukázal, že trpasličí galaxie, v nichž ustala tvorba hvězd již před dlouhou dobou, mají ve svém centru vyšší hustotu temné hmoty, nežli srovnatelné galaxie, v nichž stále ještě vznikají nové hvězdy. Tato pozorování podporují teorii, podle které se ve starších galaxiích temná hmota méně „ohřívá“.

Jak říká Read, s kolegy nalezli zřetelný vztah mezi množstvím temné hmoty v centrech trpasličích galaxií a intenzitou tvorby hvězd, jakou ta která galaxie zažila. Temná hmota podle  všeho skutečně v centrech galaxiích tvořících nové hvězdy ohřívá a pohybuje se směrem pryč z centra takových galaxií. Výsledky výzkumu Readova týmu rovněž přinesly významné nové omezení pro vývoj modelů temné hmoty. Teď víme, že temná hmota musí mít takové vlastnosti, aby v trpasličích galaxiích fungovala pozorovaným způsobem.

Podle autorů výzkumu by nás tyto poznatky mohly přiblížit k pochopení podstaty temné hmoty. Potvrzení jevu ohřívání temné hmoty teď může inspirovat lovce částic temné hmoty i teoretické fyziky. Readův tým se v budoucnu zaměří na pozorování většího počtu trpasličích galaxií a testování řady modelů temné hmoty.

Video:  Astrophysical probes of dark matter


Literatura
University of Surrey 3. 1. 2019, MNRAS online 3. 1. 2019.