V průběhu třicátých let minulého století astronomové poprvé zjistili, že gravitace v kupách galaxií je mnohem větší, než aby se dala vysvětlit jen přítomností známé, viditelné hmoty. Pro řešení této hádanky se nabízela dvě možná vysvětlení. Buď se v kupách nachází neznámý, dosud neobjevený druh hmoty, skryté před našimi zraky, protože nevyzařuje ani nepohlcuje světlo, a která v celkovém součtu výrazně převyšuje množství běžné látky, nebo se gravitace v galaktických kupách projevuje jiným způsobem, než jak je známo. To by ovšem zpochybnilo univerzální platnost Newtonových a Einsteinových gravitačních zákonů.
25 % veškeré hmoty
Podle současných poznatků tvoří temná hmota asi 25 % celkové hmoty vesmíru. Naopak běžná, viditelná hmota, tak jak ji známe, ze které jsou galaxie, hvězdy a planety, reprezentuje pouhých 5 % (zbytek tvoří ještě tajemnější temná energie). Doposud mohli astronomové usuzovat na existenci temné hmoty jenom díky jejímu gravitačnímu působení na obyčejnou viditelnou hmotu. „Vesmír, kterému vévodí temná hmota, vypadá absurdní, tak jsme chtěli otestovat, jestli v našich úvahách nejsou nějaké zásadní trhliny,“ prohlásil Doug Clowe z Arizonské univerzity v Tusconu, vedoucí týmu, který má objev na svědomí. „Naše výsledky jsou přímým důkazem toho, že temná hmota skutečně existuje.“
Srážka kupy galaxií
Jeho tým pozoroval rentgenovým teleskopem Chandra zvláštní kosmický útvar ve tvaru projektilu, známý pod označením 1E0657-56. Tento objekt vznikl kolizí dvou kup galaxií, které se před zhruba 100 miliony lety srazily rychlostí kolem 4 700 km/s. Podle Maxima Markevitche, dalšího člena výzkumného týmu, šlo o „jev s největší koncentrací energie, který známe, kromě Velkého třesku“. Normální hmota v galaktických kupách je primárně ve formě horkého plynu a hvězd, přičemž hmotnost plynu mezi galaxiemi je daleko větší (asi 10x) než hmotnost hvězd ve všech galaxiích. Kupa ale drží pohromadě jen díky gravitačnímu působení temné hmoty. Bez ní by se rychle pohybující galaxie a plyn rychle rozletěly daleko od sebe.
Pro určení rozložení hmoty ve sražených kupách byly vedle Chandry využity i další observatoře - Hubblův kosmický teleskop, VLT (Very Large Telescop) Evropské jižní observatoře a Magellanův optický teleskop. Při měřeních byly pozorovány deformace obrazu způsobené efektem gravitační čočky, jevu, při kterém gravitace obou kup ohýbá světlo ze vzdálených galaxií v pozadí, přesně tak jak to předpovídá Einsteinova teorie relativity.
Bez temné hmoty to nejde
Pozorování ukázala, že obě galaktické kupy, které při srážce prošly jedna druhou, jsou nyní od sebe opět oddělené a rychle se vzdalují od sebe, zatímco mračna horkého plynu, která kupy vlečou za sebou, za nimi zůstávají pozadu; při prostupu si totiž vzájemně kladou odpor (podobný jako je například odpor vzduchu). Horký plyn byl tedy při kolizi zpomalen, ale temná hmota nikoliv – protože ta přímo neinteraguje ani sama se sebou, ani s běžnou hmotou (pouze gravitačně). Tak došlo k oddělení temné hmoty od běžné viditelné hmoty. Kdyby plyn představoval většinu hmotnosti obou kup, jak navrhují alternativní gravitační teorie, které existenci temné hmoty neberou v úvahu, taková separace by nebyla možná.
Studie potvrdila, že Newtonovy gravitační zákony, které řídí oběh planet kolem Slunce, platí i pro tak obrovské vesmírné útvary, jako jsou kupy galaxií. Stále sice nelze vyloučit, že nakonec k jistým úpravám gravitační teorie dojde, ale prozatím se zdá, že k tomu není žádný důvod. Aspoň Doug Clowe o tom vůbec nepochybuje, „naše pozorování nelze jinými gravitačními teoriemi vysvětlit,“ prohlašuje sebevědomě. A Sean Carroll, kosmolog Chicagské univerzity, který se ale na výzkumu nijak nepodílel, s ním souhlasí: „získané výsledky nade vší pochybnost dokazují, že něco jako temná hmota skutečně existuje“.
Zdroje: www.newscientist.com, www.spaceflight.com, www.space.com
