Vďaka medzinárodnej spolupráci viacerých vedeckých tímov vznikol zaujímavý experiment, v ktorom vedci prostredníctvom superpočítača simulovali tzv. halo temnej hmoty. Dosiahnuté výsledky a priebeh simulácie sú detailne spracované na webe ArXiv, o čom informoval portál Universetoday.

Čo je temná hmota?

Temná hmota, ktorá tvorí až 85 % všetkej hmoty vo vesmíre, je pre vedcov stále jedno veľkou neznámou. Keďže temnú hmotu nedokážeme priamo detegovať, nedokážeme v skutočnosti ani presne určiť, čo temná hmota vlastne je. Čo však ale s určitosťou vieme, je fakt, že vesmír sa nechová úplne tak, ako by mal, ak aplikujeme našu súčasnú fyziku na to, čo môžeme priamo pozorovať.

Táto atypickosť sa najviac prejavuje pri hviezdach nachádzajúcich sa vo vonkajších okrajoch galaxií, ktoré sa pohybujú rýchlejšie ako by mali. Práve tento pohyb naznačuje vplyv akejsi neviditeľnej hmoty, ktorú nazývame temná hmota, pričom o jej existencii a správaní existuje hneď niekoľko hypotéz.

Nedávno vedci informovali, že temnú hmotu skúmali okrem iného aj prostredníctvom Hubblovho teleskopu, detailné informácie o tomto objave si môžeš prečítať v tomto článku.

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

Temná hmota sa hromadí

Hoci doposiaľ všetky pokusy o priame detegovanie temnej hmoty sa nestretli s úspechom, o jej existencii nepochybuje azda žiadny vedec. Zatiaľ o nej vieme iba toľko, že gravitačne ovplyvňuje okolité objekty tvorené bežnou žiarivou hmotou, nevyžaruje žiadne elektromagnetické žiarenie a je studená.

Vzhľadom na to že temná hmota je studená, jej častice sa pohybujú v porovnaní s rýchlosťou svetla iba veľmi pomaly, čo spôsobuje jej hromadenie do takzvaného hala temnej hmoty, o ktorom sa predpokladá, že tvorí základ pre tvorbu galaktických kôp.

Na základe uvedených tvrdení a predpokladu, že temnú hmotu tvoria slabo interagujúce masívne častice  WIMP (Weakly Interactive Massive Particles) s hmotnosťou 100 gigaelektronvoltov, dokázal medzinárodný vedecký tím prostredníctvom superpočítača vytvoriť simuláciu hala temnej hmoty, ktorá viedla k veľmi zaujímavým záverom, informoval portál Techexplorist.

Prekvapivé zistenia

Vedci vo svojej štúdii uviedli, že temná hmota sa vytvárala v „halach“ okolo galaxií, tak ako sa predpokladalo, ale formovala sa tiež v oblastiach, kde doposiaľ nepredpokladali. Konkrétne vedci prišli na to, že temná hmota sa vytvára aj okolo malých halo s hmotnosťou planéty, okolo galaktických halo, ale aj v obrovských halo, ktoré sa nachádzajú v okolí galaktických kôp.

Jeden z autorov práce, Sownak Bose, uviedol, že gravitácia vedie k zhlukovaniu častíc tmavej hmoty v príliš hustých oblastiach vesmíru a usadzovaniu sa do tzv. hala temnej hmoty.

Dajú sa v podstate považovať za veľké gravitačné studne naplnené časticami tmavej hmoty. Každá galaxia vo vesmíre je obklopená rozšíreným rozložením tmavej hmoty, ktoré v závislosti od typu galaxie prevažuje nad žiarivým materiálom galaxie medzi faktorom 10 – 100. Pretože temná hmota obklopuje každú galaxiu vo všetkých smeroch, označujeme ju ako halo (svätožiara).

Okrem toho simulácia tiež naznačuje, že všetky halo temnej hmoty, či už veľké, alebo malé, majú veľmi podobné vnútorné štruktúry – sú husté v strednej časti a smerom k okraju sa postupne rozptyľujú.

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

Univerzálna štruktúra temnej hmoty

Vedci tiež poznamenali, že rozpoznať halo temnej hmoty nachádzajúcej sa v okolí masívnej galaxie od miniatúrneho hala temnej hmoty je takmer nemožné.

Tam, kde sa vlákna temnej hmoty pretínajú, človek vidí malé, takmer sférické guľôčky tmavej hmoty, ktoré sú samostatnými halo. Sú dokonca tak univerzálne v štruktúre, že ak by sme našli obraz hviezdokopy s miliónkrát väčšou hmotnosťou ako má Slnko a halo, ktoré je miliónkrát menšie ako hmotnosť Slnka, nedokázali by sme ich rozoznať.

Práve tieto malé hala sú podľa vedcov kľúčom k tomu, ako zistiť interagovanie tmavej hmoty samej so sebou. Uvedené výsledky sú z pohľadu vedy dôležité najmä na predikciu  signálov anihilačného žiarenia z temnej hmoty. Práve pri anihilácii temnej hmoty by malo dochádzať k produkcii ohromného množstva gama žiarenia.

Jedno takéto gama žiarenie vychádza aj zo stredu našej galaxie a je vysvetľované práve anihiláciou temnej hmoty. Paradoxom však je, že nedávno vyšla štúdia, ktorá na plnej čiare vyvracia teóriu, kde spomenuté WIMP častice tvoria temnú hmotu a tento prebytok gama žiarenia je spôsobený temnou hmotou.