I Galaxie v Trojúhelníku (Messier 33) rotuje jinak, než by měla. Kredit: ESO / Wikimedia Commons.

Podle většinových názorů je temná hmota stále součástí standardního kosmologického modelu. Zároveň ho ale stále napíná k prasknutí, především proto, že stále vůbec netušíme, co je temná hmota zač. Navzdory usilovnému pátrání jsme temnou hmotu doposud nenašli, i když to samo o sobě není důvod k jejímu definitivnímu zatracení, protože by měla být velice skrytá.

Některým odborníkům ale dochází trpělivost, případně nikdy nepřišli temné hmotě na jméno, a tak se poohlížejí po alternativním vysvětlení jevů, které pozorujeme ve vesmíru. Jednou z těchto alternativ je modifikovaná newtonovská dynamika, čili MoND, která je jednou z teorií počítajících s „modifikovanou gravitací.“.

Kyu-Hyun Chae. Kredit: Kyu-Hyun Chae.

MoND se točí kolem podezřelé rotace spirálních galaxií, což je fenomén, který  donutil fyziky zahrnout účast temné hmoty. Jde o to, že by rotační rychlosti částí galaxií vzdálenějších od galaktických center, kde je nashromážděna většina viditelné hmoty galaxií, měly teoreticky klesat, ale podle pozorování reálných galaxií neklesají. Když sledujeme hvězdy v galaxiích, které jsou různě vzdálené od jejich center, tak všechny obíhají kolem centra zhruba stejnou rychlostí.

Temná hmota nabízí vysvětlení, podle něhož má v divných rotačních křivkách viditelné hmoty galaxií prsty temná hmota, která není vidět, ale projevuje se skrze gravitaci. V roce 1983 přišel izraelský fyzik Mordehai Milgrom s tím, že ve skutečnosti máme problém s gravitací. Zdánlivě nechal na pokoji obecnou relativitu, která se v průběhu let ukázala být velice robustní a odolnou vůči všemožným zlomyslným testům a prověrkám, a navrhl upravit Newtonův gravitační zákon, který postačuje k popisu gravitačních vztahů mezi hvězdami. Podle této úpravy má gravitace zbytkový „tah“ bez ohledu na vzdálenost. Tato síla by měla odpovídat pouhým 10 biliontinám gravitační konstanty G, což by ale mělo stačit k vysvětlení pozorovaných podivností rotace galaxií.

Problém s rotací galaxií v kostce. Kredit: Mario De Leo / Wikimedia Commons. CC BY-SA 4.0

Ve skutečnosti se samozřejmě taková úprava Newtona projeví i v Einsteinovi, tedy v obecné relativitě. Výsledkem jsou generalizace MoND do podoby teorií gravitace, které mohou být různé, jako například model AQUAL. Jak AQUAL tak i standardní kosmologický model LCDM vysvětlují pozorované rotace galaxií, ale jsou mezi nimi určité decentní rozdíly.

Kyu-Hyun Chae z jihokorejské Sejong University se ve své doposud nepublikované studii zaměřil na jeden z takových rozdílů mezi modely AQUAL a LCDM, který se týká rozložení oběhových rychlostí hvězd z vnitřních a vnějších částí galaxií. Na první pohled je zřejmé, že nejde o příliš praktický rozpoznávací znak. Hledané rozdíly jsou velmi nezřetelné a Chae musel zpracovat detailní rozložení rychlostí oběhu hvězd z různých oblastí galaxie u 152 vybraných galaxií, přičemž vycházel z databáze Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC). Nakonec dospěl k tomu, že rotace jednotlivých částí galaxií odpovídá spíše modelu AQUAL než doposud vládnoucímu standardnímu modelu.

Reakce odborníků jsou ale spíše rozpačité. Modely modifikované gravitace jsou dnes vnímané jako okrajové a jejich příznivců není mnoho. To by samo o sobě nevadilo, každá myšlenka se nejprve musí prosadit. Horší ale je, že AQUAL má své vlastní problémy, které jsou dost fatálního rázu. Nedovede například uspokojivě vysvětlit pozorované gravitační čočkování galaxií, které naopak elegantně vysvětluje standardní model s temnou hmotou.

Video: AAS Journal Author Series: Kyu-Hyun Chae

Literatura

Universe Today 29. 12. 2022.

arXiv:2207.11069.