Pochází temná hmota ze zlomku sekundy před Velkým třeskem? Kredit: CC0 Public Domain.

Jak jistě všichni dávno vědí, s temnou hmotou je to … komplikované. Představuje většinu hmoty ve vesmíru. Přitom vůbec netušíme, co je zač a kde se vzala. Žijeme ve světě přízraků, jako Elizabeth Swannová na palubě Černé perly. Čím usilovněji vědci pátrají po původu temné hmoty, tím hlasitější je její výsměch. Největším úspěchem z poslední doby je potvrzení, že temná hmota snad opravdu existuje.

Tommi Tenkanen. Kredit: T. Tenkanen.

Astrofyzik Tommi Tenkanen z americké Johns Hopkins University tvrdí, že by temná hmota mohla být ještě výstřednější substance, než si obvykle myslíme. Domnívá se, že by temná hmota mohla pocházet ze zlomku sekundy před samotným Velkým třeskem. Asi není nutné zdůrazňovat, jaký otřes by to pro kosmologii byl, kdyby měl Tenkanen pravdu.

Kosmologové se dnes většinou shodnou, že vesmír vznikl ve Velkém třesku, i když je kolem této události stále mnoho neznámých. Také se shodnou, že v nepatrném zlomku okamžiku, asi tak  10^-36 až 10^-32 sekundy po Velkém třesku, se odehrála kosmologická inflace, čili nezměrné nafouknutí vesmíru rychlostí blesku. Ani inflace ovšem není zdaleka jasná.

Část odborníků si dokonce myslí, že se kosmologická inflace ve skutečnosti odehrála ve zlomku okamžiku před Velkým třeskem. V takovém případě by „Velký třesk“ byl vlastně pojmenováním situace, jaká nastala na konci kosmologické inflace. Problém s teorií inflace je v tom, že jde o velmi flexibilní koncept, který je možné upravovat ze všech stran. Z toho důvodu je velmi těžké kosmologickou inflaci ověřit.

Temná hmota je někdy považovaná za produkt Velkého třesku. Tenkanen ale tvrdí, že pokud by tomu tak bylo, tak bychom měli v mnoha případech pozorovat přímý signál temné hmoty v různých soudobých experimentech částicové fyziky. Nic takového jsme ovšem zatím nenašli.

Standardní historie vesmíru s kosmickou inflací. Kredit: Drbogdan / Wikimedia Commons.

Tenkanenovy matematické modely ukazují, že by temná hmota mohla být produktem kosmologické inflace. Není první, koho něco takového napadlo. Je ale první, kdo to spočítal. Pokud by se v takovém případě kosmická inflace odehrála před Velkým třeskem, tak by tu temná hmota existovala před ostatními ingrediencemi primordiální vesmírné polévky.

Podle Tenkanena by temná hmota mohla souviset se skalárními částicemi, tedy takovými, jejichž spin je rovný nule. Jak je vidět na teorii inflatonového pole, tedy hypotetického skalárního pole, které by svým působením mělo být zodpovědné za kosmologickou inflaci, skalární částice by mohly vznikat v ohromných množstvích za nesmírně krátký okamžik.

Nicméně, zatím jsme detekovali jenom jedinou skalární částici, a to mediálně slavný Higgsův boson. Ten nám ale podle všeho s temnou hmotou příliš nepomůže. Temná hmota zrozená kosmologickou inflací je sice příliš nepolapitelná pro soudobé částicové experimenty, Tenkanen je ale přesvědčený, že bychom stopy takové temné hmoty mohli objevit v astronomických pozorováních okolního vesmíru. Tenkanen sází na blízce infračervenou evropskou vesmírnou observatoř Euclid, která by měla odstartovat v červnu 2022. S její pomocí bychom se snad mohli přiblížit k řešení největší záhady dnešní astrofyziky.

Video:  Tommi Tenkanen "Observational properties of very weakly coupled dark matter"


Video: Tommi Tenkanen: Spectator Dark Matter | Webinar 77


Literatura
Johns Hopkins University 7. 8. 2019, Physical Review Letters 123: 061302.