Byla to černá hmota? Mléčná dráha je provrtaná kulkou ráže šedesát světelných let

Už ve třicátých letech minulého století usuzovali astronomové Jan Oort a Fritz Zwicky z nesrovnalostí v rotaci galaxií, že tu musí být ještě nějaká hmota, kterou nevidíme. Zavedli pro ni termín "dark matter" – temná (skrytá) hmota. Dnes usuzujeme, že tvoří téměř čtvrtinu celého vesmíru. Většinu ze zbývajících tří čtvrtin tvoří temná energie, takže na ten viditelný, tvořený nám známou baryonovou hmotou, zbývá necelá dvacetina.

Snažíme se něco chytit, nevíme ale co

Takže víme, že tady s námi něco je, neumíme to vidět a ani nevíme, z čeho by to mohlo být. Zatím se jenom domníváme, že by temnou hmotu mohly tvořit slabě interagující masivní částice (WIMP). Zůstávají ovšem pouze v teoriích, nikdo je nikdy nezachytil ani nedetekoval. Protože slabě interagují a měly by být také velice rychlé, je docela možné, že mohou procházet naším tělem, aniž to má na nás nějaký vliv.

Vědci se snaží WIMP částice polapit v komorách hluboko pod zemí, vychlazených na teplotu blízkou absolutní nule.

Vědci jsou ovšem hraví, a tak vymýšlejí experimenty, jež by měly WIMP částice nějakým způsobem chytit. V zásadě se je snaží polapit v komorách hluboko pod zemí, vychlazených na teplotu blízkou absolutní nule. Dalším kandidátem na podstatu temné hmoty jsou axiony. Ty také ještě nikdy nikdo neviděl a vědci jenom předpokládají, že existují. Stejně jako WIMP je nedokážeme ani detekovat, ani prokázat, že vůbec existují.

Newtonovy zákony se předělávat nebudou

Před několika lety zopakoval měření rotací sto padesáti vybraných galaxií astronom Stacy McGaugh z americké Case Western Reserve University se svými kolegy a problém s jejich hmotností začal řešit z druhého konce. Spolu se svým týmem zpochybnil existenci temné hmoty a naopak chtěl modifikovat Newtonovy pohybové zákony, podobně jako už v roce 1983 izraelský fyzik Mordechaj Milgrom.

To ovšem ostatní fyziky nenechalo chladnými. Astrofyzička Chiara Di Paolo a její spolupracovníci z italského institutu SISSA výsledky výzkumu týmu přezkoumali a Modifikovanou newtonovskou dynamiku (MOND) prostě odmítli s tím, že vysvětlit pohyb hvězd v galaxiích a běžné hmoty bez zapojení temné hmoty není možné. Ocitli jsme se tedy na počátku cesty, na kterou astrofyzikové vykročili už téměř před devadesáti lety.

Díry v polapené hvězdokupě

Lov na temnou hmotu nabral na otáčkách a vědci stále hledají nové metody, jak její částice detekovat. Nový objev by jejich snaze mohl dodat další impuls. Naše Galaxie má tvar disku s rameny ve tvaru logaritmických spirál a ve středu pak supermasivní černou díru. Ne všechny hvězdy Galaxie jsou součástí oněch spirálovitých ramen, některé leží ve hvězdných proudech (pozůstatky dřívějších menších galaxií, které naše Galaxie pohltila) a pohybují se po jiných drahách než hvězdy původní.

Díra v hvězdném proudu GD-1 vypadá jako otvor po kulce – s rozměrem třiceti až šedesáti světelných let.

Pozorování těchto proudů nám může napovědět, co se může v budoucnosti stát i s naší Galaxií. Astronomové z amerického centra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics nedávno pozorovali hvězdný proud GD-1 a překvapila je jedna věc – v jeho středu našli otvor pocházející od původní hvězdokupy a její středové černé díry, ale pak ještě jeden ležící mimo střed. A tady to začíná být zajímavé.

Maxikulka z temné hmoty?

Kolem této druhé díry navíc zaznamenali neobvykle „rozházené“ hvězdy. Domněnku, že by za to mohla jiná černá díra, odmítla vedoucí týmu astronomů Ana Bonaca. „Vypadá to spíš jako otvor po kulce. Můžeme zároveň vyloučit, že by tam byla černá díra, protože by musela být supermasivní stejně jako ta ve středu naší Galaxie,“ prohlásila astrofyzička s tím, že v galaxii našeho typu může být jen jedna. „Jestliže to byl nějaký jiný objekt, musel mít velikost v řádu třiceti až šedesáti světelných let, což je nepravděpodobné, ale budeme po něm pochopitelně také pátrat,“ plánuje Ana Bonaca. Podle ní je ostatně několik možností – buďto to byl objekt pomalý a obrovský, nebo menší, zato velice rychlý.

Nebo je možné, že se naší Galaxií pohybují neviditelné střely tvořené výhradně temnou hmotou?