Ako vyzerá tmavá hmota v skutočnosti? Špeciálna simulácia ukázala jeho možný vzhľad

Vďaka medzinárodnej spolupráci viacerých vedeckých tímov vznikol zaujímavý experiment, pri ktorom vedci simulovali takzvanú svätožiaru temnej hmoty. Dosiahnuté výsledky a priebeh simulácie sú podrobne spracované na webe ArXiv, o čom portál informoval Dnešný svet.

Čo je tmavá hmota?

Temná hmota, ktorá tvorí 85% všetkej hmoty vo vesmíre, je pre vedcov stále jednou veľkou neznámou. Pretože nemôžeme priamo detekovať tmavú hmotu, nemôžeme ani presne určiť, čo to tmavá hmota vlastne je. Čo však vieme naisto, je skutočnosť, že vesmír sa nespráva presne tak, ako by mal, ak použijeme našu súčasnú fyziku na to, čo môžeme priamo pozorovať.

Táto atypickosť je najvýraznejšia u hviezd umiestnených na vonkajších okrajoch galaxií, ktoré sa pohybujú rýchlejšie, ako by mali. Práve tento pohyb naznačuje vplyv nejakej neviditeľnej hmoty, ktorú nazývame temná hmota, a existuje niekoľko hypotéz o jej existencii a správaní.

Vedci nedávno oznámili, že tmavú hmotu študovali okrem iného aj prostredníctvom Hubblovho teleskopu. Podrobné informácie o tomto objave si môžete prečítať v tomto článok.

Tmavá hmota sa hromadí

Aj keď sú zatiaľ všetky pokusy o priamu detekciu tmavej hmoty neúspešné, asi žiaden vedec nepochybuje o jej existencii. Zatiaľ o nej vieme len toľko, že gravitačne ovplyvňuje okolité objekty tvorené bežnou sálavou hmotou, nevyžaruje žiadne elektromagnetické žiarenie a je chladná.

Pretože tmavá hmota je studená, jej častice sa v porovnaní s rýchlosťou svetla pohybujú len veľmi pomaly, čo spôsobuje jej hromadenie v takzvanej hale temnej hmoty, o ktorej sa predpokladá, že tvorí základ pre vznik galaktických zhlukov.

Na základe vyššie uvedených tvrdení a predpokladu, že tmavá hmota je tvorená slabo interagujúcimi masívnymi časticami WIMP (Slabo interaktívne masívne častice) s hmotnosťou 100 gigaelektronvoltov bol medzinárodný vedecký tím schopný vytvoriť simuláciu haly temnej hmoty prostredníctvom superpočítača, čo viedlo k veľmi zaujímavým záverom, informoval portál Technický expert.

Prekvapivé zistenia

Vedci vo svojej štúdii uviedli, že temná hmota sa formovala v „halách“ okolo galaxií, ako sa dalo očakávať, ale formovala sa aj v oblastiach, kde to ešte nepredpokladali. Vedci predovšetkým zistili, že tmavá hmota sa formuje aj okolo malých haluzí s hmotnosťou planéty, okolo galaktických halo, ale aj v obrovských haloch nachádzajúcich sa okolo galaktických zhlukov.

Jeden z autorov práce, Sownak Bose, uviedol, že gravitácia vedie k agregácii častíc tmavej hmoty v príliš hustých oblastiach vesmíru a usadzovaniu sa v takzvanej hale temnej hmoty.

V podstate ich možno považovať za veľké gravitačné jamky naplnené časticami tmavej hmoty. Každá galaxia vo vesmíre je obklopená rozšíreným rozložením tmavej hmoty, ktorá v závislosti od typu galaxie prevláda nad žiarivým materiálom galaxie medzi faktorom 10 – 100. Pretože temná hmota obklopuje každú galaxiu vo všetkých smeroch, nazývame ju halo.

Simulácia navyše naznačuje, že všetky aureoly tmavej hmoty, či už veľké alebo malé, majú veľmi podobné vnútorné štruktúry – v strednej časti sú husté a postupne sa rozchádzajú smerom k okraju.

Počítačová simulácia: Halo temnej hmoty J. Wang, S. Bose / CfA

Univerzálna štruktúra tmavej hmoty

Vedci tiež poznamenali, že je takmer nemožné odlíšiť aureolu temnej hmoty umiestnenej okolo masívnej galaxie od miniatúrnej siene temnej hmoty.

Tam, kde sa vlákna tmavej hmoty pretínajú, človek vidí malé, takmer sférické gule tmavej hmoty, ktoré sú samostatnými svätožiarami. Majú dokonca tak univerzálnu štruktúru, že keby sme našli obraz hviezdokopy s miliónkrát väčšou hmotnosťou ako Slnko a halo, ktorý je miliónkrát menší ako hmotnosť Slnka, nedokázali by sme ich rozpoznať .

Podľa vedcov sú tieto malé siene kľúčom k detekcii interakcie tmavej hmoty so sebou. Tieto výsledky sú dôležité z hľadiska vedy, najmä pre predikciu signálov anihilačného žiarenia z tmavej hmoty. Práve počas anihilácie tmavej hmoty by malo vzniknúť obrovské množstvo gama žiarenia.

Jedno také gama žiarenie vychádza aj zo stredu našej galaxie a vysvetľuje sa ním anihilácia tmavej hmoty. Paradoxom však je, že nedávno bola zverejnená štúdia, ktorá vyvracia teóriu na celej čiare, kde uvedené častice WIMP tvoria tmavú hmotu a tento prebytok gama žiarenia je spôsobený tmavou hmotou.