Fyzikové doufají, že našli polovinu chybějící „běžné“ hmoty ve vesmíru

aktualizováno 
Kosmologům se zatím nepodařilo zcela přesvědčivě ukázat, kde přesně se nachází polovina z celkového množství „běžné“ (tzv. baryonové) hmoty ve vesmíru. V posledních týdnech se objevily dva výsledky týmů, které si myslí, že by to mohly změnit.

Pohled do vzdáleného vesmíru pořízený Hubbleovým teleskopem ukazuje celé „zoo“ galaxií různých velikostí. Ale velká část, zřejmě většina hmoty, která se v daném místě oblohy nachází, na snímku není vůbec vidět. | foto: NASA

Kosmologové jsou přesvědčeni, že poměrně dobře ví, z čeho se skládá náš vesmír. zhruba 70 „temná energie“, 23 procent temná hmota a zhruba 4,6 procenta pak tzv. baryonová hmota, tedy „běžná“ hmota, jakou známe z naší každodenní zkušenosti.

Ale přesně najít jednotlivé „díly“ vesmíru je podstatně větší problém, to se nám zatím příliš nedaří. Nemáme žádné jasné důkazy o tom, co by mohla být „temná energie“. O temné hmotě víme mnohem lépe, které částice ji netvoří, než to, které ano, a dokonce i všední, baryonové hmoty nám notný kus chybí. Hvězdy a galaxie tvoří jen zhruba deset procent z předpokládaného množství baryonové hmoty, a i když započteme další pozorované „zásoby“ baryonové hmoty (např. mezigalaktický plyn), tak pořád víme jen přibližně o polovině běžných atomů. Kdyby kosmologie byla účetnictví, skončila by inventura nejspíše trestním obviněním.

Astronomové již desetiletí předpokládají, že velká část chybějící běžné hmoty leží v těžko pozorovatelných vláknech spojujících jednotlivé galaxie. Baryonová hmota je totiž podle našich pozorování rozložená ve vesmíru do podoby jakési trojrozměrné „pavučiny“: velká část prostoru je skutečně téměř dokonale prázdná, prázdnotou se ovšem táhnou téměř neviditelná řídká hmotná vlákna, na kterých jsou nepravidelně rozvěšené větší shluky hmoty, jejichž rozložení zřejmě odpovídá extrémně malým nepravidelnostem v téměř dokonale rovnoměrném rozložení hmoty v raném vesmíru. (Ano, to, že vesmír není jen zcela uniformě rozmíchaná mrtvá polévka, je podle současných teorií pouze důsledek drobných chyb z výroby.) 

Ukázka výsledku jedné počítačové simulace rozložení hmoty ve vesmíru. Zhruba...

Ukázka výsledku jedné počítačové simulace rozložení hmoty ve vesmíru. Zhruba takto má podle současných představ vypadat „síť“, kterou z velké části tvoří extrémně řídká hmota s občasnými „uzlíky“ galaxií.

Větší „shluky“ v podobě galaxií můžeme pozorovat poměrně snadno běžným okem, „řídká“ vlákna již hůře. Situace se v posledních několika desetiletích postupně mění a různým teleskopům (např. Hubbleovu teleskopu) se postupně podařilo část této hmoty zaznamenat. Ale týká se to především té extrémně horké, či naopak spíše studené. Podle fyzikálních modelů by velká část chybějící hmoty měla mít teploty, při kterých se zatím používanými metodami pozoruje jen těžko konkrétně někde mezi 105 a 107 Kelvinů - pro jednoduchost tedy můžeme říct někde kolem milionu stupňů.

Ale i do této poslední fyzikální skrýše viditelné hmoty konečně můžeme v posledních letech nahlédnout. V roce 2010 se podařilo rentgenové observatoři Chandra zachytit velkou oblast mezigalaktického plynu ve vzdálenosti zhruba 400 milionů světelných let od Země (PDF zdarma na arXiv.org) a ukázat tak názorně, že by taková hmota měla existovat. Ale tato a několik dalších pozorování nejsou úplně průkazná a astronomové by rádi získali jasnější potvrzení přítomnost „pohřešované“ hmoty v prostoru mezi galaxiemi.

Během letošního září pak hned dva týmy přišly s výsledky jiného způsobu odhalování chybějící hmoty. Využili signálu, který je na pozadí celého vesmíru, tzv. reliktního záření. To putuje vesmírem od chvil krátce od jeho vzniku, kdy byl podstatně menší a měl mnohem větší teplotu než dnes, a přichází k nám tedy v podstatě rovnoměrně ze všech stran (rozdíly jsou skutečně minimální). Reliktní záření bylo objeveno v 60. letech, a od té doby se nám z něj a o něm podařilo získat velmi zajímavé údaje, které velmi výrazně přispěly k tomu, že kosmologie přestala být jen spekulativní disciplínou.

Takto vypadá mapa rané fáze vývoje vesmíru, jak se ji podařilo sestavit na...

Takto vypadá mapa rané fáze vývoje vesmíru, jak se ji podařilo sestavit na základě pozorování sondy Planck.

V tomto případě využili astronomové z obou zmíněných týmů (jednoho skotského, druhého podstatně mezinárodnějšího) velmi mírného posunu vlnové délky reliktního mikrovlnného záření na oblacích mezihvězdné hmoty. Jde o extrémně malý efekt, který se jen těžko měří, a tak týmy musely sbírat údaje poměrně dlouhou a pečlivě do sebe „složit“ stovky tisíc výsledků měření různých míst na obloze, kde by se „vlákna“ z horkého plynu měla nacházet. V takto velkém vzorku by se měl rozlišit šum od skutečných stop přítomnosti řídkých mezigalaktických vláken.

Podle obou výsledků „vlákna“ obsahují zhruba šestkrát více hmoty než je vesmírný průměr a mohla by obsahovat zhruba 30 procent chybějící běžné hmoty, samozřejmě plus mínus několik procent (zde v PDF práce skotského týmu, zde jsou výsledky jejich „konkurentů“, také v PDF).

Ale na úplnou oslavu je přece jen ještě asi brzy. Pozorování není dokonale přesné, takže se autoři neobešli při výpočtu bez některých ne zcela podložených předpokladů, jako například, že všechna hmota „vlákna“ leží na nejkratší spojnici pozorovaných galaxií atp. V jejich odhadu se tedy stále dají slabiny, které ho činí méně spolehlivým. Ještě lepší výsledek by snad mohly poskytnout nové, vylepšené rentgenové vesmírné teleskopy, které budou moci jinak téměř neviditelnou horkou baryonovou hmotu pozorovat (evropská Athena). Minimálně do té doby nemůžeme ani tu nejvšednější část kosmické inventury považovat za uzavřenou.

Autor:

Nejčtenější

Miliony uživatelů řeší problémy s Windows 10. Někomu i zrudla obrazovka

Aktualizace Windows 10

Kontrola aktualizací Windows se v poslední době Microsoftu nedaří tak, jak by měla. Nové aktualizace přinášejí řadě...

USA by mohly prohrát omezený konflikt s Čínou, soudí vědci ze Sydney

Americká ponorka USS Hawaii na manévrech RIMPAC 2018 u Havajských ostrovů

Vojenská nadřazenost Američanů v Jihočínském a Východočínském moři je věcí minulosti. Jejich ozbrojené síly jsou...

Firma chtěla krávy bez rohů. Na zvláštní chybu přišli, než zvíře snědli

Geneticky modifikovaný organismus (v tomto případě kráva)

Americká společnost se pokusila genetickou úpravou skotu zbavit krávy bolesti a chovatele práce. Vytvořila plemeno bez...

Dosud neprozkoumaný hrad Karla IV. vydá tajemství. Jsme na samém začátku

3D model Karlova hrádku

Archeologové, historici, památkáři, architekti a geofyzici odhalují první tajemství Karlova hrádku. Nechal si ho pro...

Podílel se na revolučním objevu. Teď se bojí, jak ho veřejnost přijme

Samuel Sternberg se podílel na objevu nástroje na editaci genu (CRISPR)

Geneticky modifikované děti jsou nezodpovědný, hloupý experiment, myslí si Samuel Sternberg. Americký genetik, který se...

Další z rubriky

Proč je účinná látka extáze nadějný lék, vysvětlila psycholožka v Rozstřelu

Psycholožka Rita Kočárová v diskusním pořadu Rozstřel (22. 8. 2019)

Čeští psychologové chtějí pacientům podávat účinnou látku drogy známé jako extáze. Mělo by se tak dít pod přímým...

Proč byli někteří dinosauři tak velcí? Měli něco, co savci ne

Jedním z evolučních důvodů gigantických rozměrů sauropodů byla pasivní obrana...

Největší suchozemští tvorové všech dob, pravěcí sauropodi, byli výrazně větší než všechna zvířata, která známe z naší...

Pentagon má novou hračku, laser vás pozná na dvě stě metrů podle srdce

Ilustrační snímek

Americká armáda bude brzy mít novou metodu identifikace lidí. K určení totožnosti už nebude potřeba otisk prstu či...

Co zabilo turisty v Tatrách? Výboj, který urazí miliony metrů za sekundu

Ilustrační snímek

Pět lidí zemřelo a tři desítky jsou zraněny. To vše dokázal způsobit „jen obyčejný“ blesk. Změny, které jsou potřeba...

Najdete na iDNES.cz