Kupa galaxií Abell 2744. Předpokládaná temná hmota znázorněná modře. Kredit: XMM-Newton/ESA, WFI/ESO, NASA, CFHT.

Temnou hmotu si obvykle představujeme tak, že ji tvoří samotářské částice, které nemají potřebu interagovat s běžnou, tedy baryonovou hmotou, co tvoří nás, i veškerý viditelný vesmír. Introvertní povaha temné hmoty by měla být důvodem, proč je tuhle substanci tak nesmírně obtížné odhalit.

Manoj Kaplinghat. Kredit: UCI.

Někteří fyzici se ale domnívají, že by temná hmota nemusela být úplně asociální. Podle Manoje Kaplinghata z Kalifornské univerzity v Irvine vlastně není žádný pádný důvod pro to, že by částice temné hmoty neměly interagovat navzájem. Již dříve se objevily názory, že by se tyto částice například mohly od sebe odrážet. Anebo, jak říká zbrusu nová studie fyzika Sama McDermotta z amerického Fermilabu, páry doposud neznámých částic temné hmoty by mohly procházet procesem temné fúze (dark fusion), ve stylu dvě plus dvě částice, a vytvářet další, rovněž neznámé částice temné hmoty. Jeho výzkum publikoval časopis Physical Review Letters.

Pokud to tak skutečně je, tak by to znamenalo, že jaderná fúze má svůj temný protějšek. A temná fúze by mohla probíhat ve vesmíru, stejně jako tam v nitru hvězd probíhá nám důvěrně známá fúze, a hvězdy díky tomu svítí. Jestliže temná fúze existuje, tak by mohla vyřešit některé ze záhad, které stále obestírají tolik populární temnou hmotu. Například stále není jasné, jak je temná hmota rozložená v galaxiích.

Annika Peter. Kredit: OSU.

McDermott tvrdí, že proces temné fúze by mohl vysvětlit, proč je podle našich nepřímých pozorování temná hmota v oblasti center galaxií rozložena více rovnoměrně, než bychom podle našich teorií očekávali. Když si astrofyzici sjíždějí simulace vzniku galaxií, tak jim vychází, že hustota temné hmoty v galaxii směrem k centru galaxie strmě stoupá. Ve skutečnosti je ale v oblasti galaktických jader temná hmota rozložená dost rovnoměrně.

Vysvětlení by mohlo spočívat v tom, že soudobé simulace evoluce vesmíru a galaxií obvykle předpokládají, že částice temné hmoty mezi sebou navzájem neinteragují. Temná fúze by ale změnila pravidla hry. Ovlivnila by totiž chování částic temné hmoty a zajistila by jim dostatek energie na to, aby se některé z těchto částic mohly dostat dále od samotného centra galaxie. Tím by vzniklo více rovnoměrné rozložení temné hmoty.

Annika Peter z Ohijské Státní univerzity v Columbusu tenhle nápad vítá a přijde ji zajímavý. Upozorňuje ale, že by temná fúze mohla „nakopávat“ částice temné hmoty až příliš. Takové částice by pak opouštěly nejen oblast centra galaxie, ale celou galaxii jako takovou. Unikly by z hala temné hmoty, které podle dnes převládajících názorů obklopují prakticky každou galaxii ve vesmíru.

Nápad je to rozhodně zajímavý, a taky je sexy. Jenomže existence temné fúze zatím zůstává zcela – v temnotě. Stejně jako povaha tak usilovně hledaných částic temné hmoty. Kdy se asi konečně dočkáme rozluštění tohoto epického příběhu kosmické vědy?

Video:  Manjo Kaplinghat "Searching for Dark Matter Particles on Earth and in Space"


Literatura
Science News 6. 6. 2018, Physical Review Letters 120: 221806.