Čo je tmavá hmota?
Tmavá hmota je druh hmoty tvorenej malými časticami, ktoré neinteragujú s bežnou hmotou a nevyžarujú elektromagnetické žiarenie. To znamená, že nemôžu generovať, odrážať alebo absorbovať svetlo. Z tohto dôvodu je tmavá hmota priehľadná a nemožno ju vidieť voľným okom.
Pamätajte, že keď hovoríme o hmote, máme na mysli akékoľvek telo alebo materiál, ktorý zaberá miesto vo vesmíre a má hmotnosť a objem. Temná hmota spĺňa tieto vlastnosti, aj keď ju nie je možné vidieť.
Takže ak je tmavá hmota priehľadná, ako vieme, že existuje? Jeho existencia je známa vďaka účinkom, ktoré spôsobuje vo vesmíre, ako je premiestňovanie hviezd alebo skreslenie svetla, ktoré vyžarujú. Verí sa, že oba fenomény a iné môžu byť ovplyvnené temnou hmotou.
Štúdium temnej hmoty je nanajvýš dôležité, pretože by nám umožnilo pochopiť fungovanie hviezdnych štruktúr. Pomohlo by tiež dešifrovať, čo sa stalo počas počiatočného okamihu, v ktorom sa vytvoril vesmír, známejší ako Veľký tresk.
Zloženie tmavej hmoty
Aj keď je existencia temnej hmoty vedou dokázaná, nie je celkom jasné, z čoho sa skladá. Je známe, že tmavá hmota nie je tvorená protónmi alebo neutrónmi (baryonická hmota). Potom vznikne existencia dvoch základných zložiek:
Nebaryonická hmota (WIMP)
Nebaryonickú hmotu by tvorili takzvané masívne častice Weak Interaction Massive Particles, známejšie ako WIMP (z angličtiny slabo interagujúce masívne častice). Sú to častice menšie ako atóm a majú schopnosť interagovať s viditeľnou hmotou prostredníctvom gravitačnej sily.
Ich existencia je hypotetická a predpokladá sa, že keby existovali, boli by veľmi chladní, mali by veľké množstvo hmoty a pohybovali by sa veľmi pomaly.
MACHO
Masívne objekty galaktickej svätožiary alebo MACHO (z angličtiny Masívny astrofyzikálny kompaktný halo objekt) sú tvorené blúdiacimi planétami, zlyhajúcimi hviezdami a čiernymi dierami, čo sú oblasti vesmíru s veľkým gravitačným ťahom.
Aj keď je možné, že sú súčasťou tmavej hmoty, ich podiel by bol v porovnaní s WIMP veľmi nízky.
Pozri tiež hmotu
Ako bola objavená tmavá hmota?
Temná hmota bola v zásade iba teóriou. V roku 1933 švajčiarsky astronóm a fyzik Fritz Zwicky upozornil na možnosť, že existuje druh nezistiteľnej hmoty, ktorá by mohla ovplyvňovať pohyby, ktoré sa vyskytujú v galaxii nazvanej Kóma.
Klastr je skupina hviezd, ktoré sa navzájom lákajú vďaka svojej gravitačnej sile. A Zwicky pomocou vedeckej metódy zistil, že celková hmotnosť študovaného klastra bola asi 400-krát vyššia, ako bola vypočítaná. Z tohto dôvodu usúdil, že existuje druh neviditeľnej hmoty, ktorá pridáva celej tejto skupine hviezd ďalšiu hmotu.
V 70. rokoch 20. storočia astronómka Vera Rubinová zistila, že hviezdy v galaxii Andromeda sa pohybovali rovnakou rýchlosťou bez ohľadu na ich polohu. Táto rovnomernosť rýchlosti naznačovala, že týmto hviezdam pridáva hmotu ešte niečo neviditeľného charakteru.
Rubinov prínos bol nevyhnutný pri zakladaní základov existencie temnej hmoty, čo sa opakovane dokázalo rôznymi pozorovaniami. Jedným z najdôležitejších bol v roku 2005 objav galaxie VIRGOHI21 zloženej takmer výlučne z temnej hmoty.
V roku 2021 bola získaná najpodrobnejšia mapa distribúcie tmavej hmoty, ktorú vytvoril ďalekohľad Víctor M. Blanco v Čile. Mapa ukazuje, že temná hmota je vo vesmíre oveľa rozšírenejšia, ako sa pôvodne predpokladalo, čo otvára nové prístupy v oblasti astronómie a fyziky.
Ako sa pozoruje tmavá hmota?
Pretože tmavá hmota je v skutočnosti priehľadná, neexistuje žiadna priama metóda pozorovania, ktorá by ľahko dokázala jej existenciu. Existujú však aj iné metódy. Najpoužívanejšie sú:
Gravitačné šošovky
Gravitačná šošovka je jav, ktorý nastáva, keď je svetlo z veľmi vzdialeného hviezdneho tela skreslené v prítomnosti iného masívneho tela, ako je galaxia, planéta, slnko atď.
Meranie tohto skreslenia, ktoré má tvar krivky, sa používa na určenie hmotnosti objektu, ktorý ho spôsobil. Zhoda medzi hmotnosťou a svietivosťou môže naznačovať prítomnosť tmavej hmoty, pretože čím je vyššia svietivosť, tým viac tmavej hmoty obsahuje študované telo.
Ďalekohľady gama žiarenia
V strede Mliečnej dráhy, našej galaxie, sa nachádza veľmi intenzívna halo svetla zložené z gama lúčov, ktoré sa nazýva Prebytok GeV Galaktického centra. A verí sa, že toto halo je generované temnou hmotou, ktorá sa sama ničí.
Aj keď temná hmota nemôže vyžarovať alebo odrážať svetlo, existuje hypotéza, že zrážka dvoch častíc tmavej hmoty by mohla generovať emisiu gama lúčov vo veľmi slabom meradle. Tento výsledok sa nazýva „zničenie temnej hmoty“.
Dalekohľady s gama lúčmi mapujú vesmír pri hľadaní zdroja, z ktorého vychádza tento typ svietivosti, a je podozrenie, že pri hľadaní gama lúčov nachádza aj tmavú hmotu. Najznámejší je vesmírny ďalekohľad Fermi Gamma Ray.
Temná energia
Aj keď môžu byť zamieňané ako synonymá, tmavá hmota a temná energia sú dva rôzne pojmy.
Temná energia je forma energie existujúca vo vesmíre, ktorá vyvíja taký odpudivý tlak, že pôsobí proti pôsobeniu gravitácie a prispieva k zrýchlenej expanzii vesmíru.
Temná energia tvorí takmer 70% hmoty vo vesmíre, ale rovnako ako temná hmota, aj tak sa veľa nevie o jej funkcii a zložení.
Vo vesmíre koexistuje temná energia aj temná hmota, sú to však dva nezávislé javy.
Pozri tiež:
- Vesmír
- mliečna dráha
- Galaxy
