Temná hmota existuje: Pozorování vyvrátila alternativní vysvětlení

Temná hmota je jedním z největších tajemství současné astrofyziky a kosmologie. Podle názoru astronomů zahrnuje 90 % veškeré moty vesmíru, avšak její existence byla prokázána pouze nepřímo a v poslední době se objevily určité pochybnosti o její existenci. Nové výzkumy uskutečněné mezinárodní školou SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) však odstranily nedávné pochybnosti o přítomnosti temné (skryté) hmoty uvnitř galaxií vyvrácením empirických vztahů na podporu alternativních teorií.

Studie publikovaná v časopise Astrophysical Journal rovněž nabízí nový pohled na pochopení povahy temné hmoty a jejího vztahu k běžné hmotě. Od expanze vesmíru k pohybu hvězd v galaxiích existuje mnoho jevů, které nemohou být vysvětleny přítomností samotné baryonické hmoty.

Přitažlivá síla generovaná obyčejnou hmotou není dostatečná k vysvětlení pozorovaných gravitačních efektů. To vedlo k teorii existence nezjistitelné temné hmoty a k představě, že galaxie jsou ponořené do sférického halo.

TIP:   Jakub Zahuranec: Noční svítící oblaka

Před třemi roky několik astronomů na Case Western Reserve University intenzivně zkoumalo naše chápání vesmíru a ve velmi důkladné práci vnesli pochybnosti na přítomnost temné hmoty v galaxiích,“ vysvětluje Chiara Di Paolo, postgraduální studentka astrofyziky na SISSA. „Na základě analýzy rotačních křivek u 153 galaxií, zejména klasického spirálního typu, obdrželi empirický vztah mezi celkovým (pozorovaným) gravitačním zrychlením hvězd a složkou, kterou bychom pozorovali v případě přítomnosti pouze obyčejné hmoty v klasické Newtonově teorii. Analyzovali tento empirický vztah, který se zdál být odůvodněný u všech galaxií, zahrnující i teorie modifikované gravitace, jako například modifikované Newtonovy dynamiky (MOND – Modified Newtonian Dynamics).“

Chiara Di Paolo se svými spolupracovníky chtěla ověřit tuto souvislost na základě analýzy rotačních křivek galaxií jiných než jen klasických spirálních hvězdných ostrovů – 72 galaxií s nízkou povrchovou jasností (low surface brightness – LSB) a 34 trpasličích diskových galaxií. Získali mnohem podrobnější výsledky hledající vztah, který kromě celkového gravitačního zrychlení a jeho obvyklé složky rovněž zahrnuje galaktický poloměr a morfologii galaxií.

Studovali jsme vzájemný vztah mezi celkovým zrychlením a jeho normální složkou u 106 galaxií a obdrželi jsme odlišné závěry od těch, které byly publikovány dříve,“ vysvětluje Paolo Salucci, profesor astrofyziky na SISSA a jeden z autorů výzkumu. „To nejen dokazuje nepřesnost empirických vztahů popsaných dříve, ale odstraňuje pochybnosti o existenci temné hmoty v galaxiích. Kromě toho nový nalezený vztah by mohl poskytnout zásadní informace k pochopení podstaty této neurčité složky.“

Zdroj: Hvězdárna Valašské Meziříčí, (phys.org, techexplorist.com), autor: František Martínek, foto: Di Paolo et al. modified from survey SDSS9. Doporučený odkaz: C. Di Paolo et al. The Radial Acceleration Relation (RAR): Crucial Cases of Dwarf Disks and Low-surface-brightness Galaxies, The Astrophysical Journal (2019). DOI: 10.3847/1538-4357/aaffd6