Piliér modernej fyziky sa rúca. Vesmírny teleskop Jamesa Webba spochybnil existenciu temnej hmoty

Predstav si niečo, čo má tvoriť až 85 % hmoty celého vesmíru, no nikto to nikdy priamo nevidel, nenahmatal a ani nezmeral žiadnym detektorom. Presne takto funguje takzvaná temná hmota. Jej prítomnosť vedci doteraz odvodzovali len nepriamo – z toho, ako jej gravitačná sila ohýba svetlo vzdialených objektov a ovplyvňuje rotáciu galaxií.

Kozmos však nie je statický a veci sa v ňom neustále menia. Napokon, aj náš vlastný Mesiac potichu uniká našej Zemi, čo postupne ovplyvňuje dĺžku dní. Na oveľa väčšej škále však astronómovia teraz čelia rébusu, ktorý môže prepísať základy celej fyziky.

Asi najsilnejším dôkazom pre existenciu temnej hmoty bola doposiall kopa galaxií známa ako Bullet Cluster (Strela). Z najnovších zistení astronómov, ktorí analyzovali nové aj staršie dáta z Vesmírneho ďalekohľadu Jamesa Webba (JWST), sa však ukazuje, že tento nezvratný dôkaz má vážne trhliny.

Tento kozmický gigant vznikol zrážkou dvoch kôp galaxií pred približne štyrmi miliardami rokov. Obidva objekty do seba narazili brutálnou rýchlosťou vyše 2 500 kilometrov za sekundu. Zatiaľ čo samotné galaxie prešli cez seba bez väčšej ujmy kvôli obrovským vzdialenostiam medzi hviezdami, medzigalaktický plyn sa pri prechode spomalil a extrémne zahrial vplyvom trenia.

Záhada neviditeľnej sily

A práve tu nastáva hlavný rozpor. Keď sa vedci pozreli na Bullet Cluster, všimli si, že svetlo zo vzdialenejších galaxií za kopou je silne deformované gravitačnou šošovkou. Najsilnejší ohýbací efekt sa však nenachádzal tam, kde je najviac viditeľnej hmoty (teda v obrovských oblakoch žeravého plynu, ktoré žiaria v röntgenovom spektre), ale okolo samotných galaxií s relatívne nízkou hmotnosťou.

Štandardný model kozmológie to vysvetľoval jednoducho: za všetkým stojí neviditeľná hmota. Tá neinteraguje s bežnou hmotou inak ako gravitáciou, takže preletela zrážkou bez trenia a zostala sústredená okolo galaxií. Nová medzinárodná štúdia však tento predpoklad zásadne spochybňuje.

Teória MOND sa vracia do hry

Vedci pod vedením Donga Zhanga z Bonnské univerzity prišli s prekvapivým tvrdením. Podľa nich sa dá pozorovaný efekt vysvetliť aj bez toho, aby sme si museli vymýšľať neviditeľné a nepolapiteľné častice temnej hmoty. Využili na to alternatívny kozmologický model známy ako MOND (Modifikovaná newtonovská dynamika).

MOND bol dlho považovaný za okrajovú teóriu, pretože nedokázal uspokojivo vysvetliť práve anomálie typu Bullet Cluster. Dong Zhang však tvrdí opak: „V našej štúdii ukazujeme, že Bullet Cluster je v skutočnosti v dokonalom súlade so scenárom MOND.“ Kľúčom k tomuto vysvetleniu sú totiž pozostatky masívnych hviezd.

Gemini

Keď masívne hviezdy dohoria, kolabujú do neutrónových hviezd alebo čiernych dier. Podobne ako temná hmota, aj tieto objekty sú pre bežné teleskopy neviditeľné, no vyžarujú obrovskú gravitačnú silu. Profesor Pavel Kroupa, spoluautor štúdie, vysvetľuje, že pozostatky týchto hviezd preberajú v modeli MOND úlohu temnej hmoty. Ak by sme chceli zostať verní štandardnému modelu, museli by sme množstvo predpokladanej temnej hmoty znížiť minimálne o polovicu.

Čo to znamená pre budúcnosť vedy?

Vďaka presným dátam z Webbovho teleskopu sa vedcom podarilo oveľa detailnejšie prepočítať počet hviezd a ťažkých prvkov v oboch kopách. Dr. Indranil Banik z Univerzity v Portsmouthe dokázal, že tieto nové, spresnené čísla dokážu plne vysvetliť pozorovaný efekt gravitačného šošovkovania bez akýchkoľvek hypotetických záhad.

Tento objav zasahuje samotné základy modernej astrofyziky. Ak padne Bullet Cluster ako hlavný pilier dôkazov pre temnú hmotu, budeme musieť prehodnotiť, z čoho sa náš vesmír skutočne skladá. Ukazuje sa, že kozmické tajomstvá sú možno oveľa bližšie k tradičnej fyzike, než sme si doteraz mysleli, a zložité matematické barličky v podobe neviditeľnej hmoty nebudú potrebné.

Čítajte viac z kategórie: Novinky