Model Boseho-Einsteinova kondenzátu. Kredit: NIST.

Asi není nutné zdůrazňovat, že temná hmota je stále nepolapitelná, záhadná, temná. Zároveň ale nejspíš tvoří většinu pozorovaného vesmíru, což nás pochopitelně nesmírně dráždí. Okolo temné hmoty se vyrojila celá řada hypotéz, které se ji snaží vysvětlit. Vzhledem k bizarní povaze temné hmoty, které je sice všude plno, ale přesto ji nedokážeme najít, bývá s temnohmotovými hypotézami slušná zábava. Platí to i pro axiony, hypotetické elementární částice, které jsou považovány za kandidáty na temnou hmotu.

Chanda Prescod-Weinstein. Kredit: C. Prescod-Weinstein.

Axiony, pokud tedy existují, mohou narozdíl od protonů, neutronů a elektronů tvořících běžnou hmotu, koexistovat ve stejném kvantovém energetickém stavu. Zároveň se navzájem gravitačně přitahují, takže mají sklon tvořit shluky. Když se tyhle dvě vlastnosti (hypotetických) axionů dají dohromady, tak to znamená, že by axiony ve shlucích mohly existovat jako jistá forma Boseho-Einsteinova kondenzátu. Právě v Boseho-Einsteinově kondenzátu se částice vyskytují ve stejném kvantovém stavu. 

Anna Nowogrodzki v NewScientistu přirovnává shluky axionů ke Společenství Borgů, kolektivní inteligenci s myslí jedince podřízenou společné mysli kolektivu, ze světa Star Treku. Tak jako Borgové, i axiony jsou vlastně jako jeden. Podle teoretické astrofyzičky Chandy Prescod-Weinsteinové z MIT a jejích kolegů funguje shluk axionů jako jeden jediný superatom. Superatomy axionů by ale neměly být naprosto gigantické. Prescod-Weinsteinová tvrdí, že jsou náchylné se drolit na menší axionové shluky, kterým s kolegy říká Boseho hvězdy.

Instalace supravodivého magnetu experimentu ADMX. Kredit: Lamestlamer / Wikimedia Commons.

Jestli ve vesmíru jsou Boseho hvězdy, tak by prý vznikly v době, kdy byl náš vesmír starý pouhých 47 tisíc let. Navzdory takovému stáří, by ale podle Prescod-Weinsteinové měly přetrvat až do dneška. Boseho hvězdy by měly být naprosto temné a relativně malé, asi tak velikosti trpasličích planet jako je Ceres, jejíž rovníkový průměr činí necelých 1000 kilometrů. Zároveň by Boseho hvězdy měly být asi tak dvacetkrát hustší než Ceres, jehož hustota činí něco málo přes 2 gramy na centimetr krychlový.

Trpasličí planeta Ceres. Kredit: NASA / JPL-Caltech / UCLA/ MPS / DLR / IDA.

Temnou hmotu, která podle všeho prakticky neinteraguje s běžnou hmotou, je nesmírně těžké studovat – jinak by už dávno visela na zdi našich vědeckých trofejí. Právě axionovou temnou hmotu v Boseho hvězdách bychom ale eventuelně mohli pozorovat, když by takový objekt obíhal kolem pulsaru. Za jistých okolností by v takovém systému mohlo vznikat specifické záření, které by bylo možné pozorovat. Pulsar s Boseho hvězdou by byl vlastně takovou vesmírnou verzí experimentu Axion Dark Matter Experiment (ADMX) Univerzity ve Washingtonu v Seattlu, kde hledají axiony pomocí velkého supravodivého magnetu. Prescod-Weinsteinová je optimistická a věří, že vesmír je natolik divný, že v něm mohou být i pulsary s Boseho hvězdami.

Boseho hvězdy sklidily poměrně příznivý ohlas. Rohana Wijewardhana z Univerzity v Cincinnati nešetří komplimenty a souhlasí se závěry Prescod-Weinsteinové. Zároveň dodává, že bychom mohli odhalit Boseho hvězdu, kdyby se srazila se Zemí. Přestože Boseho hvězdy nejsou úplně zanedbatelné, takové srážky bychom si za běžných okolností vůbec nevšimli. Axionová temná hmota je vůči běžné hmotě prakticky netečná a Boseho hvězda prostě prosákne skrz Zemi. Jako přízrak velikosti trpasličí planety. Mohli bychom ale zachytit velmi jemné gravitační efekty, a právě ty by měly Boseho hvězdu prozradit. 


Literatura
NewScientist 7. 12. 2015, Physical Review D 92: 103513, Wikipedia (Axion, Axion Dark Matter Experiment).