Jak jistě všichni víte, pátrání po temné hmotě je už natolik sžíravé, že astrofyzici napínají kreativitu až do krajnosti a vytahují zajímavější a zajímavější hypotézy. Ve vesmíru podle všeho stále schází podstatná část hmoty a my s tím musíme něco udělat. Podle jedné čerstvé hypotézy netvoří temnou hmotu WIMPy ani axiony, ani žádné podobné částice mikrosvěta. Prý by to naopak mohly být pořádně veliké objekty o velikosti poctivého asteroidu, které by ovšem byly husté jako neutronová hvězda nebo jádra atomů. Jsou to podivuhodná a temná makra (anglicky v množném čísle Macros)
Na rozdíl od WIPMů, tedy slabě interagujících masivních částic nebo axionů, čili slabě interagujících a nepatrně hmotných částic, jsou temná makra rozhodně velmi makroskopická. Jejich velikost ale přitom není to jediné, v čem se liší od tradičních kandidátů na temnou hmotu. Mohla by se totiž skládat z běžných částic Standardního modelu a k jejich vysvětlení možná nebude nutná žádná nová fyzika. Což je samozřejmě škoda, ale za objasnění původu tvrdošíjně vzdorující temné hmoty by to stálo.
Temná makra jako zajímavé kandidáty na temnou hmotu propaguje Glenn Starkman z Univerzity Case Western Reserve a jeho kolegové. Podle Starkmana jsme dlouho a marně hledali WIMPy. Čekali jsme, že se objeví v datech Velkého hadronového srážeče LHC a ono nic. WIMPy, axiony a podobné částice stále zůstávají kandidáty na temnou hmotu, i když zatím moc nepřesvědčily. Není prý ale důvod nehledat temnou hmotu i úplně jinde. Starkman a spol. se tedy ptají, jak vlastně víme, že temnou hmotu netvoří vcelku obyčejné kvarky a elektrony?
Astrofyzici už během intenzivního a dlouhého honu na temnou hmotu vyloučili většinu běžné hmoty. Postupně jako kandidáty temné hmoty zamítli temné jupitery, bílé trpaslíky, neutronové hvězdy, černé díry hvězdných velikostí, také supermasivní černé díry a spolu s nimi i těžká neutrina. Stále ještě ale zbývá prostor hledat temnou hmotu v exotické, leč složením stále ještě běžné hmotě. Temná makra Starkmana a spol. by mohla být chuchvalcemi jaderné hmoty s významnou příměsí podivných kvarků. Podivné kvarky jsou sice dost nestabilní, ale podle Starkmana jsou i takové neutrony vlastně hodně nestabilní. Nicméně, když se neutrony spojí se stabilními protony, jako například v atomech helia, tak pak neutrony zůstávají stabilními.
Starkman se s kolegy domnívá, že v ranném vesmíru mohlo vzniknout veliké množství podivné jaderné hmoty a její chuchvalce přetrvaly do dneška jako temná makra. A matou nás jako temná hmota vesmíru. Jestli to tak doopravdy je, tak temná hmota pěkně pasuje do Standardního modelu částic. Temná makra by v takovém případě vznikla z podivných i dalších kvarků v čerstvě zrozeném vesmíru, který měl teplotu 3,5 bilionů stupňů Celsia, prý zhruba tolik, jako je v nitru masivní supernovy.
Podle Starkmana a spol. si už teď temná makra můžeme ohraničit následujícími limity. Víme, že by temná makra měla být hmotnější než 55 gramů, jinak by je svého času zachytily detektoru Skylabu a další přístroje. Zároveň by měla být lehčí než 10 na 24 gramu, jinak bychom pozorovali, jak ohýbají světlo. Což, jak se zdá, nepozorujeme. Můžeme vyloučit i rozmezí 10 na 17 až 10 na 20 gramu na centimetr čtvereční, jinak bychom viděli, jak temná makra gravitačně čočkují jednotlivé fotony gama záblesků z hlubokého vesmíru. A to taky nevidíme.
Pokud temná makra mají hmotnost kolem 10 na 18 gramu, tak by měla zasáhnout zhruba Zemi jednou za miliardu let. Mají-li nižší hmotnost, tak by měla naši planetu zasahovat častěji, možná ale nezanechávají žádné rozeznatelné stopy. Uvidíme, jestli se zajímavá temná makra prosadí jako kandidáti na temnou hmotu.
K pozoruhodným temným makrům jsme o požádali o vyjádření Pavla Bakalu, odborníka na obecnou teorii relativity a chování hmoty a záření v blízkosti černých děr a neutronových hvězd, z Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě:
Idea temné hmoty sestávající z hypotetických Maker má některé velmi atraktivní rysy. Nepotřebuje žádnou novou exotickou fyziku, naopak si krásně vystačí s částicemi standardního modelu, ze kterých makra konstruuje. makra se navíc nacházejí v často poněkud opomíjené oblasti "normálních lidských rozměrů", čili někde mezi velkoškálovými strukturami a mikrosvětem, a proto je relativně snadné nalézt omezení pro jejich možné parametry i pomocí méně nákladných pozemských experimentů. S ničím výrazně neinteragují, protože jsou buď příliš velká neb příliš malá.
Existence takových maker je v této chvíli velmi spekulativní. Nicméně vysvětlení podstaty mysteriózní temné hmoty pomocí tohoto jaderně velmi hustého kosmického smetí by bylo velice překvapujícím a rozhodně neočekávaným rozuzlením více než osmdesát let trvající monumentální kosmologické záhady.
Video: Glenn Starkman: Origins, an Overview From the Beginnning. Kredit: CWRU.
Literatura
Case Western Reserve University 4. 11. 2014, arXiv:1410.2236.
Diskuze:
