Září ve vesmíru rozpadající se částice temné hmoty? Kredit: NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), the ACS Science Team and ESA.

Když americká sonda New Horizons odvážně minula Pluto, její přístroje zaznamenaly něco zvláštního. Ukázalo se, že záření vesmíru ve viditelné oblasti (COB, Cosmic Optical Backround) je zhruba dvojnásobné oproti očekáváním. Je z toho záhada, která si žádá vysvětlení.

José Luis Bernal. Kredit: Johns Hopkins University.

Astrofyzik José Luis Bernal z americké Johns Hopkins University a jeho spolupracovníci navrhují protřelé řešení, které by objasnilo nikoliv jen jednu záhadu, ale hned dvě. Podle nich by nadbytek záření optického pozadí vesmíru mohl být projevem existence axionů – hypotetických částic, které náležejí ke kandidátům na temnou hmotu.

Axiony, pokud existují a mají velmi malou hmotnost ve specifickém rozmezí, by mohly být temnou hmotou chladného typu. Pravda je, že mezi podezřelé patří už dlouho a pátrá po nich celá řada experimentů, zatím zhola neúspěšně.

Instalace LORRI na sondě New Horizons. Kredit: NASA.

Na druhou stranu, kdyby bylo odhalení temné hmoty snadné, už by se nám to dávno podařilo.

Bernalův tým vychází z toho, že by se axiony teoreticky měly v silném magnetickém poli rozpadat na dvojice fotonů. Problém je, že tyto fotony lze jen velmi obtížně odlišit od jiných typů záření. S tím by mohlo pomoci zmíněné optické pozadí vesmíru, samo o sobě rovněž je velmi obtížně detekovatelné.

Naštěstí, sonda New Horizons má na palubě přístroj, který je právě pro takové pozorování doposud nejlepší. Jde o Long Range Reconnaissance Imager, čili LORRI, vlastně optický teleskop typu Ritchey-Chrétien. Operuje velmi daleko od vnitřní části Sluneční soustavy a je přitom mnohem citlivější, než z dnešního pohledu obstarožní přístroje na palubě Voyagerů.

Většina odborníků předpokládá, že nadbytek záření optického pozadí vesmíru, který zachytil LORRI, souvisí se zářením hvězd a galaxií, které nebylo zahrnuto do předchozích úvah. Bernalův tým nabízí zajímavou alternativu. Spočítali, že pokud opravdu jde o projev axionů, měly by mít hmotnost zhruba mezi 8 a 20 elektronvolty.

Upřímně řečeno, je to poněkud v rozporu s nedávnými odhady pro částice temné hmoty, které směřují spíše ke zlomkům elektronvoltu. Nicméně, fyzici mají zajímavou stopu, po které teď mohou jít. Uvidíme, jestli mají v nadbytku záření optického pozadí prsty axiony či nikoliv.

Literatura

Science Alert 5. 12. 2022.

Physical Review Letters 129: 231301.