Zvětšit obrázek

Simulace temné hmoty uvnitř galaxií. Kredit: Springel et al., Virgo Consortium, MPI Astrophysics.

Když astronom švýcarského původu Fritz Zwicky v roce 1933 zkoumal kupu galaxií Coma v souhvězdí Vlasy Bereniky (Coma Berenices) a pozoroval ve zdejších galaxiích pohyby hvězd, tak s hrůzou zjistil, že mu galaxie vycházejí mnohonásobně hmotnější, než by měly být vzhledem ke své zářivosti. Usoudil, že většina hmoty galaxií není vidět a použil tehdy jako první výraz temná hmota (v originále jako dunkle Materie).

Nakonec z toho bylo jedno z největších vědeckých překvapení dvacátého století. Hvězdy v galaxiích zřejmě pohání gravitační síla neviděné temné hmoty. Podle dnešních výpočtů je temné hmoty v galaxiích o něco méně, než se obával Zwicky, víme o ní ale zhruba to samé, co on. Nic. Tušíme, že by za temnou hmotou mohla být nějaká exotická částice, která ale zatím naprosto vzdoruje veškerým pokusům o objevení.

Michele Cappellari. Kredit: Oxford University.

Ať je už ale temná hmota co chce, pokud existuje, tak tvoří nějakých 85 procent hmoty vesmíru. Na obyčejnou viditelnou hmot, se kterou se setkáváme v běžném životě i ve vesmíru, tak zbývá nepříliš lichotivých 15 procent. Při současné posedlosti válečnými výročími neuškodí připomenout, že temná hmota trápí astrofyziky už od Hitlerova nástupu k moci.

Mezinárodní tým astronomů, který vedl Michele Cappellari z Oxfordu, nedávno ohlásil překvapivý objev, nadále prohlubující záhady kolem temné hmoty. Povedlo se jim odhalit prý až šokující podobnosti v gravitační síle uvnitř spirálních a eliptických galaxií. Skrytý vliv temné hmoty je v tomto objevu takřka hmatatelný.

Zvětšit obrázek

Rotační pohyby hvězd ve spirálních a eliptických galaxií. Kredit: M. Cappellari & Sloan Digital Sky Survey.

Cappellari a jeho kolegové využili mohutnou pozorovací sílu největšího optického teleskopu světa v Observatoři W. M. Kecka na Havaji. S jeho pomocí zmapovali pohyb hvězd ve vnějších oblastech galaxií, přičemž jim neocenitelné služby prokázal spektrograf DEIMOS (DEep Imaging and Multi-Object Spectrograph). Svá pozorování prováděli v rámci průzkumu blízkých galaxií SLUGGS (SAGES Legacy Unifying Globulars and GalaxieS). Ze získaných dat o pohybu hvězd pak dostali rozložení hmoty v pozorovaných galaxiích.

Podle Cappellariho je nanejvýš pozoruhodné, že hvězdy spirálních i eliptických galaxií rotují kolem galaktického jádra konstantní rychlostí. Aniž by záleželo na jejich pozici v galaxii. Pro vědce to znamená, že se hvězdy a temná hmota v galaxiích nějak spikli a v galaxiích se uspořádali tak, aby to bylo úžasně zábavné. Kolem středu galaxií převažují hvězdy, na jejich periferii zase temná hmota.

Logo projektu SLUGGS

Potíž je v tom, že ke spiknutí temní hmoty potřebujeme mírně vyšperkovat data. Jedině tak mohou vysvětlit zamotaná pozorování. To je pro některé astronomy natolik nepřijatelné, že představu temné hmoty zavrhují. Pozorované jevy v galaxiích by podle nich měla vysvětlit modifikovaná newtonovská dynamika, známá jako MOND (Modified Newtonian dynamics), původně teorie izraelského fyzika Mordehaie Milgroma. Ta vychází z představy, že newtonovy zákony nefungují příliš dobře v měřítku galaxií a je zapotřebí jistých úprav, modifikací newtonovských zákonů, aby všechno vyšlo. Je fascinující, že se ani za ta desetiletí nepovedlo alternativu k temné hmotě MOND spolehlivě vyloučit z příběhu o temné hmotě, takže je stále  ve hře.

Spirální galaxie, u nichž Zwicky původně vystopoval temnou hmotu, obsahují méně než polovinu veškeré hmoty hvězd ve známém vesmíru. Eliptických a jim podobných galaxií je tedy ve vesmíru víc. Když víme, že eliptické galaxie mají v porovnání se spirálními galaxiemi odlišnou strukturu a historii, a přesto v obou typech galaxií hvězdy rotují kolem jádra galaxie konstantní rychlostí a ukazují na přítomnost záhad, tak výsledky Cappellariho a spol. stojí o to víc za pozornost. Dobrodružství s temnou hmotou stále pokračuje.




Literatura: Swinburne University of Technology 30. 4. 2015, Astrophysical journal Letters 804: L21, Wikipedia (Dark matter, Modified Newtonian dynamics).