Astronómovia sa už celé desaťročia snažia odhaliť temnú hmotu nepriamymi spôsobmi. Keďže sama nevyžaruje ani nepohlcuje svetlo, väčšina experimentov sa sústredila na hľadanie chýbajúcej gravitácie v galaxiách alebo na zriedkavé efekty, ako je gravitačné šošovkovanie. Teraz však prichádza prístup, ktorý je na prvý pohľad takmer paradoxný: namiesto pohľadu do vesmíru vedci „počúvali čas“, píše Interesting Engineering.

Pomohli nám vesmírne stopky

Kľúčom sa stali pulzary, mimoriadne husté zvyšky po výbuchoch supernov, ktoré sa otáčajú neuveriteľnou rýchlosťou a vysielajú rádiové záblesky s presnosťou atómových hodín. Ak poznáš ich prirodzený rytmus, akákoľvek odchýlka je okamžite podozrivá.

Práve preto sú pulzary ideálnymi gravitačnými senzormi. Výskumníci sa zamerali na binárny systém, v ktorom pulzar obieha okolo sprievodnej hviezdy. Takýto pohyb je veľmi dobre opísaný gravitáciou a dlhodobo by sa mal správať takmer dokonale predvídateľne.

Keď však vedci analyzovali roky presných meraní časovania pulzov, objavili drobné, no systematické posuny. Signály neprichádzali presne vtedy, ako by mali. Nešlo o náhodný šum ani o chybu prístrojov, ale o konzistentný efekt, ktorý naznačoval, že celý systém je jemne ťahaný jedným smerom. Takýto podpis je typický pre gravitačné pôsobenie masívneho telesa v okolí.

Prirodzenou otázkou bolo, či za tým nemôže byť obyčajná hmota. Autori preto detailne preskúmali okolie pulzaru pomocou hviezdnych katalógov a máp plynu. Nenašli však žiadnu hviezdu, hviezdokopu ani plynný oblak, ktorý by mal dostatočnú hmotnosť na vysvetlenie pozorovaného efektu. Keď vylúčiš všetko viditeľné, zostáva jediné rozumné vysvetlenie: v blízkosti sa nachádza masívny, no neviditeľný objekt.

Z veľkosti nameraného gravitačného zrýchlenia vyplýva, že tento objekt by musel mať hmotnosť rádovo desiatky miliónov Sĺnk. To je príliš veľa na jednotlivú hviezdu a zároveň príliš málo na supermasívnu čiernu dieru v jadre galaxie. Presne do tohto rozsahu však zapadajú teoretické predpovede pre takzvané subhalá temnej hmoty. Ide o kompaktné zhluky temnej hmoty, ktoré vznikli už v ranom vesmíre a dnes obiehajú v galaxiách ako neviditeľné kostry ich gravitačnej štruktúry.

Odpoveď na viaceré teórie

Ak sa tento výsledok potvrdí, znamenalo by to zásadný posun vo výskume temnej hmoty. Namiesto štúdia vzdialených galaktických kolízií alebo zriedkavých šošovkových javov by sme mohli skúmať temnú hmotu prakticky v našom kozmickom susedstve. Pulzary rozmiestnené po Mliečnej ceste by sa mohli stať sieťou extrémne citlivých detektorov, ktoré odhaľujú skryté gravitačné nerovnosti v galaktickom halo.

Takýto prístup má širší význam než len samotnú detekciu temnej hmoty. Subhalá sú dôležitým testom rôznych teórií o tom, z čoho sa temná hmota skladá. Niektoré modely predpovedajú veľké množstvo malých zhlukov, iné ich potláčajú. Ak dokážeš tieto objekty spoľahlivo identifikovať a zmerať ich rozloženie, získavaš priamy nástroj na overovanie základnej fyziky aj modelov formovania galaxií.

NASA

Zároveň však treba zostať opatrný. Binárne systémy s pulzarmi sú vzácne a ich správanie môže ovplyvňovať aj fyzika, ktorú ešte nemáme úplne zvládnutú, napríklad interakcie s medzihviezdnym prostredím alebo jemné efekty spojené s vnútornou štruktúrou pulzaru. Na definitívny záver budú potrebné ďalšie pozorovania a ideálne aj nezávislé signály z iných pulzarových systémov.

Ako však pribúdajú nové rádioteleskopy a presnosť meraní časovania rastie, možnosti tejto metódy sa výrazne rozširujú.

Čítajte viac z kategórie: Novinky