Jestli jsou naše současné představy o vesmíru správné, pak obyčejná hmota, kterou můžeme vidět, cítit a dotýkat se jí, tvoří jen jeho pouhý zlomek, asi tak čtyři procenta. Zbytek připadá na takzvaný temný sektor – temnou (někdy také zvanou skrytou) hmotu a temnou energii, záhadnou, vše prostupující energii, kterou považujeme za příčinu zrychleného rozpínání vesmíru.
Podstata temné hmoty
Temné hmoty je asi šestkrát více než té obyčejné a je opravdu temná, protože ji za žádných okolností nemůžeme spatřit, nevydává totiž elektromagnetické záření. Víme o ní jen díky jejímu gravitačnímu působení, galaxie by bez ní nemohly držet pohromadě a hned by se rozpadly. Vlastně by ani žádné nevznikly.
Kolem temné hmoty a její podstaty se neustále rojí mnoho hypotéz, ale co ji tvoří, je pro nás stále záhadou. Kandidátů na částice temné hmoty je více, nejčastěji se hovoří o axionech (částice, které postuluje kvantová chromodynamika, ale dosud nebyly pozorovány) nebo o tzv. WIMPech (z angl. Weakly Interacting Massive Particles, slabě interagující hmotné částice).
To jsou zatím také stále ještě hypotetické částice, které interagují pouze gravitačně a prostřednictvím slabé síly.
Většina vědců se nyní kloní k názoru, že základem temné hmoty by mohly být právě WIMPy (například supersymetrická neutralina).
Temné fotony a temná radiace
Nejde ale jen o částice. V souvislosti s temnou hmotou se dokonce mluví i o nové fyzikální síle, jakési temné obdobě elektromagnetismu. Podobně jako u běžné hmoty by tato interakce měla mít nekonečný dosah (i když jiného průběhu) i své zprostředkující nehmotné částice, v tomto případě temné fotony.
Za otce a hlavního propagátora těchto poněkud kontroverzních myšlenek je považován Sean Carroll, teoretický fyzik ze světoznámého Caltechu. Caroll tomuto tématu věnoval hned několik vědeckých článků, ve kterých se to jen hemží záhadnými pojmy jako temná radiace či temné magnetické a elektrické pole.
Temné atomy
Carollovy úvahy zřejmě inspirovaly Davida Kaplana z Univerzity Johnse Hopkinse, který ve svých vývodech zašel ještě o něco dál. Přestože se většina fyziků domnívá, že temná hmota ve vesmíru je tvořena individuálními elementárními částicemi (i když dosud neznámé povahy), Kaplan tvrdí pravý opak.
Podle něj výsledky našich experimentů a pozorování svědčí spíš o tom, že temnou hmotu tvoří složené částice. Proto píše o temných atomech, temných protonech a temných elektronech, které jsou spolu svázány prostřednictvím temné elektromagnetické síly.
V podstatě nejde o nic jiného než o šikovnou analogii založenou na skutečných atomech, protonech a elektronech obyčejné látky, ze kterých se skládá vše, co je kolem nás, včetně nás samotných. Jen s tím rozdílem, že Kaplan má na mysli temnou hmotu.
Carolla a Kaplana rozhodně nelze považovat za odpadlíky, oba se ve svém bádání důsledně řídí vědeckými principy, jen při nich možná občas víc popustí uzdu fantazii. Ale to nikdy není na škodu. Navíc ve svém úsilí nejsou osamoceni, mnohé z jejich návrhů podporují i jiní vědci.
A co takhle temné hvězdy?
V posledních odstavcích ještě pár slov o výzkumu, jehož výsledky teprve nedávno publikovala skupina čtyř vědců z různých pracovišť v odborném časopisu New Journal of Physics. Už samotný název jejich práce jakoby hovořil za vše: "Temné hvězdy: nová studie prvních hvězd ve vesmíru" (Jeden autor za všechny - Katherine Freeseová z Michiganské univerzity, která je pod studií podepsána na prvním místě.)
Studie ukázala, že první generace hvězd v našem vesmíru se od těch současných, které nyní vídáme na noční obloze, dost zásadně lišila. Šlo totiž o temné hvězdy, tedy hvězdy složené z temné hmoty, které se utvořily asi 200 milionů let po Velkém třesku.
Podobně jako naše Slunce sice vydávaly záření ve viditelném oboru, ale místo jaderné fúze je poháněla vzájemná anihilace částic naakumulované temné hmoty. Z výpočtů vyplývá, že temné hvězdy dosahovaly skutečně gigantických rozměrů, byly tisíckrát až milionkrát větší než Slunce, takže většina dnešních hvězd by vedle nich vypadala jako trpaslíci.
Rovněž jejich stáří by mělo být úctyhodné, vědci odhadují, že některé z nich by mohly přetrvat až do dnešních dnů. Jejich záření bychom ale dnešními teleskopy díky jeho značnému rudému posuvu zaznamenat nemohli. Závěry studie ovšem platí jen za předpokladu, že je temná hmota složena z WIMPů. (WIMPy mohou při srážkách mezi sebou anihilovat, což by temným hvězdám mělo zajistit potřebnou energii.)
Zdroje:
cosmicvariance.com
physicsworld.com
www.iop.org
www.wikipedia.org
