Temná hmota – co to vlastně je?
Temná (neboli skrytá) hmota je poněkud záhadná substance prostupující celým vesmírem. Protože nevyzařuje ani neodráží světlo, nemůžeme ji vidět. Přesto jde o nejběžnější materiál ve vesmíru, představuje asi 25 % veškeré kosmické hmoty, zatímco běžná, viditelná látka tvoří necelá čtyři procenta (zbytek padá na vrub tzv. temné energie). S obyčejnou hmotou reaguje pouze gravitačně, jinak toho o ní prozatím moc nevíme.
Astronomové se už dlouho domnívají, že by temná hmota mohla být zdrojem dodatečné gravitace, která drží kupy galaxií pohromadě. Kdyby totiž počítali pouze s gravitací viditelné látky, tak by se kupy rozletěly od sebe pryč. Ačkoli vědci stále nevědí, co je její podstatou a z čeho se skládá, předpokládají, že ji tvoří (zřejmě dosud neobjevené) elementární částice přítomné všude ve vesmíru.
I když astronomové nemohou temnou hmotu pozorovat přímo, mohou usuzovat na její existenci v kupách galaxií využitím efektu zvaného gravitační čočka, tedy jevu, při kterém dochází vlivem mohutné gravitace kupy galaxií k ohybu světla přicházejícího k nám ze vzdálených galaxií v pozadí kupy. Ohyb světla zanechává na výsledném obraze nápadné pruhy a šmouhy, z nich pak lze odvodit celkovou hmotnost kupy, případně i rozložení temné hmoty v ní.
Vlnění temné hmoty
K objevu došlo vlastně náhodou během rutinního mapování rozložení temné hmoty v kupě galaxií Cl 0024+17 (někdy označované ZwCl 0024+1652), vzdálené od Země 5 miliard světelných let. V průběhu pozorování narazili astronomové na něco, co sami nečekali. Srážka mezi dvěma galaktickými kupami totiž způsobila vlnění temné hmoty, a to zanechalo zřetelný otisk ve tvaru galaxií nalézajících se za kupou Cl 0024+17.
Představte si, že se díváte na oblázky na dně rybníka, do kterého jste právě vhodili kámen. Hladina se zčeří a začnou po ní přecházet vlny. Tvar oblázků se plynule mění s vlněním povrchu. A podobné to bylo v tomto případě s galaxiemi v pozadí.
"Zpočátku jsem byl mrzutý, když jsem prstenec spatřil, protože jsem si myslel,že jde o umělý výtvor, což by mohlo ukazovat na chyby v redukci dat," líčí své pocity astronom James Jee, člen mezinárodního týmu, který prstenec objevil. "Nemohl jsem svým výsledkům uvěřit. Viděl jsem už spoustu kup galaxií, ale tohle ještě nikdy." Odhaduje se, že průměr prstence je 2,6 miliónů světelných let.
Kolize galaxií z čelního pohledu
„Je to poprvé, co jsme odhalili temnou hmotu s jedinečnou strukturou, která je jiná než struktura plynu a galaxií v kupě,“ pokračuje Jee. „Ačkoli byla neviditelná hmota objevena už dříve v jiných kupách galaxií, nikdy nebyla detekována tak výrazně izolovaná od horkého plynu a galaxií, které kupu tvoří,“ dodává. (viz Prokázali jsme temnou hmotu ve vesmíru, věří vědci)
A jak prstenec vznikl? Provedené počítačové simulace ukázaly, že při srážce se temná hmota nejprve propadla do středu mezi obě kupy a poté opět „vystříkla“ ven. Při pohybu směrem ven z centra ji přibrzdila gravitace, čímž se temná hmota nakupila a vytvořila pozorovaný prstenec.
Protože je temná hmota neviditelná, museli k její detekci využít jejího gravitačního působení na její pozadí. Čím více je v oblasti koncentrováno temné hmoty, tím více světla přicházejícího z prostor za ní, je zdeformováno. Lze to přirovnat k čeření vody na hladině rybníka. Máme štěstí, že zmíněný jev (kolizi galaktických kup) můžeme pozorovat z čelního pohledu, což nám umožňuje dokonalý pohled.
Astronomové v minulosti už srážku galaktických kup pozorovali, tehdy se jim ale na kolizi nabízel zcela jiný pohled, a sice z boku, kdežto nyní vše viděli zepředu, z čelního pohledu, z čehož vyplynulo zcela odlišné rozložení temné hmoty.
Výsledky studie budou zveřejněny v červnovém vydání Astrophysical Journal.
Animaci si můžete prohlédnout zde:
Zdroje: www.nasa.gov, www.esa.int, www.spacetelescope.org
