Čím může být temná hmota?

     90 % hmoty vesmíru je tvořeno nesvítící látkou, o které nevíme z čeho se skládá. Odkud vůbec víme, že temná hmota existuje? Zatím můžeme takhle usuzovat z fyzikálních teorií a výpočtů. Vezměme si například kupy galaxií. Kdyby neexistovala temná hmota, která vytváří potřebnou gravitaci, hvězdy aj. objekty by zcela určitě opustil tyto soustavy. Existuje několik teorií, čím by mohla být tvořena temná hmota. Budeme se hlavně zabývat objekty MACHOS a WIMPS.

MACHOS (Massive Astronomical Compact Halo Objects)

     Pod tímto názvem bychom si mohli představit masivní tmavá tělesa, např. planety, černé díry, asteroidy nebo hnědé trpaslíky. Tyto objekty neprodukují světlo, a tak je nemůžeme spatřit na velké vzdálenosti. Objekty, jako jsou planety nebo asteroidy můžeme v naší Sluneční soustavě vidět, protože odráží světlo od Slunce, ale nevytvářejí vlastní, na rozdíl od hvězd. Tyto objekty se převážně nacházejí v galaktickém "halu". Další možností je existence tzv. "temných" galaxií - mini galaxie, které by byly asi tisíckrát menší než Mléčná dráha a tedy i příliš slabé pro pozorování ze Země. Namísto toho, aby obsahovaly miliardy hvězd, byly by plné hnědých a černých trpaslíků. Bohužel tyto objekty jsou těžko detekovatelné a my je „zatím“ nemůžeme vidět. Avšak přeci jen nějaká síla vyzraje nad „temné“ objekty a to gravitace. Díky gravitaci, kterou vytváří každá hmotná částice, můžeme pozorovat přechod nesvítivého objektu přes svíticí objekt. Gravitace podle Einsteinovy teorie dokáže zakřivovat prostor, což prokázal Artur Edington. Díky efektu gravitační čočky vidíme svíticí objekt, jak se postupně zvětšuje a nakonec se znormalizuje do stejné polohy. Bohužel MACHOS tvoří jen asi 20% k doplnění naší struktury vesmíru.

WIMPS (slabě interagující těžké částice)

     Jsou to „exotické“ částice, které ještě nikdy nebyly nalezeny. Fyzici si však myslí, že tyto částice po celou dobu procházejí skrz nás. Každou sekundu jich projdou miliony skrz článek vašeho prstu! Tyto částice dokážou projít přes jakoukoliv dosud známou překážku. A nejsou to jediné věci, které jsou k nám vyzařovány z vesmíru, jsme také bombardováni kosmickým zářením. Oba tyto faktory, je činí velice obtížně detekovatelnými.

     Týmy z celého světa v současné době závodí, kdo dokáže, zda tyto nezachytitelné částice existují. Jestliže se jim to povede, doplní ale jen jeden z dílků do komplikované skládanky temné hmoty. Odhaduje se totiž, že tyto částice by mohli tvořit nejvýše 90 procent temné hmoty. Uchazeči pro zbytek jsou MACHOS a neutrina.

Kolik je temné hmoty?

     Poměr skutečné hustoty hmoty ve vesmíru je klíčové číslo. Kosmologové jej označují řeckým písmenem Ω. Osud vesmíru závisí na tom, zda je tato hodnota větší či menší než jedna. Na první pohled to vypadá, že z našeho odhadu skutečné průměrné koncentrace atomů v kosmickém prostoru vyplývá hodnota Ω pouze na úrovni 1/25 (0,04). To by předznamenávalo věčné rozpínání vesmíru, a to s velkou rezervou. Ovšem takovýto závěr by byl podle všeho předčasný, a proto bychom s ním měli počkat. Protože v průběhu dvaceti let jsme dospěli do úplně nové situace, že ve vesmíru je toho mnohem více než doopravdy pozorujeme. Tento neviditelný materiál je tvořen zejména takzvanou temnou hmotou neznámé podstaty. Svítící objekty ve vesmíru jako jsou galaxie, hvězdy a oblaka zářícího plynu jsou jen malým zlomkem toho všeho, co ve vesmíru existuje. Většina materiálu ve vesmíru, a tedy i hlavní přispěvatel k hodnotě Ω – nevyzařuje ani světlo, ani infračervené teplo, ani rádiové vlny, ani žádný jiný druh záření, a v důsledku toho se jeho přítomnost jen obtížně zjišťuje. Kdyby neexistovalo dostatečné množství temného materiálu, galaxie by nebyly stabilní – jejich hvězdy by se rozlétly do všech stran. Aby se vůbec celé galaxie a kupy galaxií udržely v „gravitační rovnováze“ – pohromadě, vyžaduje to gravitační přitažlivost přibližně desetinásobku materiálu než doopravdy pozorujeme. Tento závěr však stavíme na tom, že dnes dokonale známe gravitační sílu vyvíjenou objekty jež pozorujeme. Vystačíme si zde s Newtonovým zákonem inverzních druhých mocnin. V poslední době se dokonce objevují lehké náznaky, že v měřítku celého vesmíru zřejmě nad gravitací obrovsky převažuje jiná síla, která nezpůsobuje přitahování nýbrž odpuzování.