Zvětšit obrázek

Dva snímky ve falešných barvách ukazují rozložení obyčejné (baryonové) hmoty (červeně, vlevo) a temné hmoty (modře, vpravo) ve vesmíru. Jasnost odpovídá hustotě hmoty.
Kredit - NASA, ESA, CalTech

Temnou hmotou je nazývána hypotetická látka, o které se předpokládá, že neinteraguje se světelným zářením a proto je ve vesmíru neviditelná. Na její existenci poukazují astronomové od 30. let minulého století. Tehdy se ukázalo, že galaxie rotují rychleji než by odpovídalo množství „obyčejné“ hmoty v nich. Vědci proto přišli s neobvyklým řešením. Rozpadu rychle se otáčejících galaxií brání množství neviditelné hmoty, jejíž gravitace drží galaxie pohromadě.

Od té doby bylo dosaženo určitého pokroku ve studiu této stále záhadné součásti vesmíru. Klíčový projekt Hubbleova kosmického dalekohledu (HST) a pozorování mikrovlnného záření kosmického pozadí vedlo k odhalení, že temná hmota tu obyčejnou převažuje až šestkrát. Ačkoliv ji nemůžeme pozorovat přímo, je možno zaznamenat její vliv na záření vzdálených galaxií. Pokud mezi pozorovatelem a vzdáleným objektem leží jakákoliv hmota (tedy i temná), její gravitace způsobí, že záření tohoto objektu je zkresleno. A právě na principu gravitační čočky byl založen projekt Cosmic Evolution Surveys vedený Nickem Scovillem (CalTech, Pasadena, USA).

Astronomové využili pro zmapování zkreslení obrazů vzdálených galaxií HST, který prozkoumal pás oblohy o šířce čtyř měsíčních úplňků. Kosmický dalekohled tomuto projektu věnoval 10% veškerého pozorovacího času po dobu dvou let. Velké pozemské dalekohledy Subaru na Havajských ostrovech a VLT na observatoři Paranal v Chile změřily spektrum těchto galaxií, což umožnilo určit jejich vzdálenost. A konečně rentgenová observatoř XMM-Newton přispěla zmapováním rozložením plynu v galaxiích a galaktických kupách.

Kombinací obrovského množství dat o více než půl miliónu galaxií mohli vědci vyloučit vliv gravitačních čoček způsobených obyčejnou hmotou. Získali tak mapu zkreslení obrazů vzdálených objektů, za která je zodpovědná právě jenom neviditelná temná hmota. Navíc pečlivé měření vzdáleností zkreslených galaxií umožnilo určit i vzdálenost samotných gravitačních čoček, tedy temné hmoty.

Zvětšit obrázek

Horní obrázek ukazuje tři časové řezy rozložení temné hmoty, zatímco dolní potvrzuje, že se temná hmota s plynoucím časem stále více shlukuje.
Kredit - NASA, ESA, CalTech

Vznikla tak vůbec první třírozměrná mapa rozložení temné hmoty ve vesmíru, která potvrdila to, co už naznačily předchozí, mnohem skromnější prohlídky - temná hmota je rozložena v hustých shlucích a silných vláknech, ve kterých jsou jako drahokamy „ukotveny“ galaxie. Výsledky projektu byly představeny na 209. mítinku American Astronomical Society v Seattle a v časopise Nature.

„Zahlédli jsme poprvé náznaky kosmické pavučiny, která slouží jako základní konstrukce pro velké struktury ve vesmíru,“ uvádí člen týmu Richard Ellis (rovněž CalTech).

Zvětšit obrázek

Malý výřez z pásu oblohy zachyceného HST v rámci projektu mapování rozložení temné hmoty ukazuje celou řadu galaxií.
Kredit - NASA, ESA, A. Koekemoer, STScI

A Richard Massey (CalTech) dodává: „Nyní skutečně vidíme reprezentativní vzorek vesmíru. Je nový tím, že je to obrovský snímek.“

Úplnou novinkou je pak historie vývoje rozdělení temné hmoty. Vědci rozdělili pozorované galaxie do tří skupin - jakýchsi obálek - v závislosti na jejich vzdálenosti. Vzdálenost a čas jsou - jak je obecně známo - v astronomii úzce svázány. Čím vzdálenější objekt pozorujeme, tím je také starší. Galaxie v nejvzdálenější vrstvě odpovídají stáří vesmíru kolem 6,5 miliardy let, tedy asi polovině jeho současného věku.

Srovnání všech tří časových řezů naznačuje jak se rozložení temné hmoty vyvíjelo v čase. Ukazuje se, že s časem se stále více shromažďuje do shluků a mizí její vláknitá struktura. To je v souladu se současnými modely, podle kterých se rozdělení hmoty ve vesmíru - ať už temné či obyčejné - mění z relativně hladkého na stav, kdy je hmota v některých částech vesmíru koncentrována mnohem více než v jiných částech.

Výzkum by měl vědcům mj. pomoci k nalezení odpovědi na základní otázku - Co je to temná hmota? „Chceme samozřejmě vědět co to je, ale prvním krokem je určit kde to je,“ uvádí Richard Massey.

Zdroj:

NASA Press release
www.space.com
www.newscientist.com