Temná hmota se podle nové teorie mění v gravitony a gamma záření, což otevírá cestu k jejímu objevu
InovaceVětšina hmoty ve vesmíru zůstává záhadně neviditelná. Všechny pozorovatelné objekty, jako jsou galaxie, hvězdy a plynné mraky, tvoří jen asi 15 procent celkové hmoty vesmíru.
Většina hmoty ve vesmíru zůstává záhadně neviditelná. Všechny pozorovatelné objekty, jako jsou galaxie, hvězdy a plynné mraky, tvoří jen asi 15 procent celkové hmoty vesmíru. Zbytek je tvořen neviditelnou temnou hmotou, která interaguje pouze s gravitací a zdá se být nezbytná pro ukotvení velkých nebeských struktur, jako jsou galaxie a kupy galaxií.
Současné pokusy o detekci temné hmoty, ať už je jakákoli, zahrnují použití van se superchladným tekutým xenonem nebo zkoumání zářícího srdce Mléčné dráhy kvůli částicím, které se explozivně anihilují. Tyto snahy však dosud nedokázaly tuto nejzáhadnější hmotu demystifikovat – možná proto, že vědci hledali na špatných místech.
Místo hledání například explodující temné hmoty, vědci navrhují, abychom hledali známky transformace temné hmoty na ještě exotičtější částice, jako jsou hypotetické gravitony, které by mohly propůjčovat vesmíru gravitaci. Tým fyziků ve studii publikované v časopise Physical Review D navrhuje hledat nepřímé známky rozpadu temné hmoty na gravitační částice, které se pak samy mohou přeměnit na částice světla.
Tato strategie se opírá o takzvaný Gertsenshteinův efekt, při kterém se gravitony vzniklé rozpadem temné hmoty mohou přeměnit na fotony ve velkých magnetických polích podél zorného pole pozorovatele. Gravitony jsou hypotetické částice, o nichž se předpokládá, že přenášejí sílu gravitace, podobně jako fotony přenášejí elektromagnetickou sílu. Gravitony však vědě unikají již více než století a jejich interakce mohou být tak slabé, že někteří fyzici věří, že je nikdy nedetekujeme.
Nová technika se proto zaměřuje na kaskádu kosmického rozpadu. Částice temné hmoty v raném vesmíru se mohly rozpadnout na gravitony, které se pak mohly přeměnit na fotony gama záření, když se šířily magnetickými poli mezi galaxiemi. K tomu by s největší pravděpodobností docházelo v kosmických vláknech plynu, prachu a hvězd, která propojují kosmickou síť – největší známou strukturu ve vesmíru. Odhaduje se, že tato vlákna tvoří až 30 procent našeho současného Hubbleova objemu, pozorovatelné části našeho vesmíru.
Vlákna také vykazují rozsáhlá magnetická pole, která zůstávají koherentní, neboli jednotná, napříč miliony světelných let. Tato magnetická pole jsou však velmi slabá, jen miliardtiny gaussa, ve srovnání s magnetickým polem Země na povrchu, které je asi 0,5 gaussa. Jak tedy vědci poznají, zda skutečně objevili tento potenciální rozpad temné hmoty na gravitony a fotony? Detekcí nadměrného toku gama záření ve srovnání s úrovněmi gama záření pozadí, které určili pomocí Fermiho gama teleskopu.
Tento přístup by mohl také posunout naše zaměření hledání temné hmoty z galaktických center do mezigalaktického prostoru. Signál by totiž vznikal převážně z extragalaktických zdrojů, nikoli z galaktického centra, kde mnoho vědců hledá signály temné hmoty. Tento scénář navíc těží ze své shody se Standardním modelem, přední teorií částicové fyziky. Vědci zdůrazňují, že tento efekt je procesem Standardního modelu a jedinou novou fyzikou, která je zde zvažována, je hypotéza, že temná hmota se může rozpadat na gravitony.