Temná hmota nám stále uniká, co s tím lze dělat?

Astronomové a obecně vědci mají dnes detektory neutrin, vesmírné teleskopy schopné poskytnout přehled o obloze ve škále, o níž se jim před pár desítkami let nesnilo, ovšem žádný technický pokrok zatím nepřinesl objev stále teoretické temné hmoty, která má stát za zrychlujícím se rozpínáním vesmíru. Podívejme se ale na následující hvězdokupu Střela (Bullet).

 

 

Na snímku můžeme vidět jednak galaxie znázorněné bílou a žlutou barvou, ale nás zajímají útvary uprostřed. Modře znázorněná je oblast, kde astronomové zjistili pozorováním efektu gravitační čočky přítomnost největšího objemu hmoty dané hvězdokupy, ovšem v růžově znázorněných oblastech je nejvíce normální, čili viditelné hmoty. V těch modrých tak zdánlivě nic není, ovšem gravitace ukazuje něco jiného. 

 

Temná hmota se přitom dostala do teorií před více než sto lety a od té doby proběhlo mnoho experimentů astronomů a fyziků, které ji měly objevit. A ačkoliv vědci obecně nepochybují o její existenci, ještě ji nenašli, respektive její částice, pokud má o částice vůbec jít. Nyní se na to jde spíše vylučovací metodou, která dle Anniky Peter, fyzičky se zájmem o astronomii z Ohio State University, může být spíše kontraproduktivní a s ní souhlasí její kolega ve zbrani, teoretický fyzik Matthew Buckley z Rutgers University. Co jiného však je k dispozici? 

 

Aktuálně se používají různé metody při hledání temné hmoty a ty se podstatně liší už jen tím, do jaké oblasti vědy zasahují, a ty jsou v podstatě jen dvě. První oblast se týká částicové fyziky hledající ty nejmenší stavební kameny našeho světa a druhá je astronomie, kde jde naopak o průzkum těch největších útvarů našeho vesmíru. Buckley uvádí, že astronomové a fyzici by měli na svých snahách spolupracovat, protože by se mohli vzájemně upozornit na vlastnosti temné hmoty, díky nimž by poté přizpůsobili své metody a další výzkum. 

 

světově nejpokročilejší detektor temné hmoty XENON1T

I to Peter a Buckley probírají ve své práci, která se věnuje historii hledání temné hmoty a budoucím možnostem. Cílem práce je tak pomoci ostatní nasměrovat, přičemž autoři upozorňují, že je přímo arogantní předpokládat možnost detekce temné hmoty v laboratoři. Třeba reaguje jen sama se sebou vedle svých gravitačních projevů a třeba by na její míru mohl být vytvořen celý vlastní Standardní model, čili obdoba toho, který byl vytvořen ve snaze popsat vesmír. 

 

Zde by tak měla v prvé řadě posloužit moderní astronomická zařízení, jako je Large Synoptic Survey Telescope (LSST). Ten mapuje viditelný vesmír a dává nám přehled o miliardách galaxií a rozmístění jejich hmoty, do čehož se pak může vpašovat to, jaké by tyto interakce měla ovlivňovat temné hmota. Toto makroskopické sledování projevů temné hmoty pak může výrazně upřesnit představy o tom, co představuje. A právě v tom bude LSST velice užitečný, protože byl navržen tak, aby poskytl přehled o změnách v mapě vesmíru, a to v průběhu 10 let. 

 

Budoucnost tak má spočívat v úzké spolupráci mezi astronomy a částicovými fyziky, kteří mohou doufat, že jim budou poskytnuty nové možnosti díky moderním technologiím. Astronomové budou po fyzicích chtít údaje o tom, jak by mohla temná hmota či jiné exotické formy hmoty (jako slabě interagující masivní částice - WIMP) gravitačně ovlivňovat své okolí a v důsledku výsledky pozorování vesmíru. Fyzici zase budou pracovat na lepších detekčních metodách, aby našli svůj v tomto případě ultimátní cíl: částici temné hmoty. Důležitá bude dle Buckleyho otevřenost k novým myšlenkám.

 

Zdroj: Astronomy