Samointeragující temná hmota nabízí jednotné vysvětlení pro záhadné vesmírné struktury
InovaceVědci z Kalifornské univerzity v Riverside přišli s novou studií, která naznačuje, že odlišný typ temné hmoty by mohl vysvětlit několik záhadných kosmických pozorování, jež dlouho mátly vědce.
Vědci z Kalifornské univerzity v Riverside přišli s novou studií, která naznačuje, že odlišný typ temné hmoty by mohl vysvětlit několik záhadných kosmických pozorování, jež dlouho mátly vědce. Výzkum poukazuje na husté shluky samointeragující temné hmoty jako na jednotný mechanismus stojící za neobvyklými strukturami pozorovanými napříč vesmírem.
Temná hmota tvoří přibližně 85 % veškeré hmoty ve vesmíru, přesto ji nelze přímo pozorovat. Převládající model ji popisuje jako chladnou a bezkolizní, což znamená, že její částice procházejí jedna druhou bez interakce. Zatímco tento rámec dobře funguje ve velkých měřítkách, má potíže s vysvětlením některých hustých a kompaktních struktur. Nová práce se zaměřuje na samointeragující temnou hmotu (SIDM), kde se částice srážejí a vyměňují si energii. Tyto interakce mohou spustit proces známý jako gravotermální kolaps, který vede k tvorbě hustě zabalených jader s extrémně vysokou hustotou. Každý z těchto hustých shluků může dosáhnout hmotnosti kolem milionu Sluncí.
Podle studie by takové objekty mohly být zodpovědné za řadu nevysvětlených gravitačních efektů pozorovaných v různých částech kosmu. „Rozdíl je jako mezi davem lidí, kteří se ignorují, a davem, kde se všichni neustále srážejí,“ řekl Hai-Bo Yu, jeden z autorů studie. „V SIDM mohou tyto interakce výrazně přetvořit vnitřní strukturu halo temné hmoty.“ Příkladem je systém gravitační čočky JVAS B1938+666, kde astronomové detekovali malé, ale silné zkreslení obrazu vzdálené galaxie. Toto „sevření“ naznačuje přítomnost neviditelného hustého objektu, který ohýbá světlo gravitací. Dalším případem je hvězdný proud GD-1, dlouhá stopa hvězd v Mléčné dráze. Proud vykazuje mezeru a výčnělek, jako by jím něco neviditelného prošlo a narušilo jeho strukturu. Třetí příklad zahrnuje hvězdokupu Fornax 6 v satelitní galaxii Fornax. Její kompaktní strukturu bylo obtížné vysvětlit pomocí konvenčních modelů, ale hustý shluk temné hmoty by mohl působit jako gravitační kotva, která hvězdy stahuje dohromady.
„Je pozoruhodné, že stejný mechanismus funguje ve třech zcela odlišných prostředích – napříč vzdáleným vesmírem, v naší galaxii a v sousední satelitní galaxii,“ dodal Yu. „Všechna tato pozorování vykazují hustoty, které je obtížné sladit se standardním modelem temné hmoty, ale přirozeně vyplývají z modelu SIDM.“ Propojením těchto pozorování studie nabízí jednotné vysvětlení pro jevy, které dříve vyžadovaly samostatné interpretace. Namísto vyvolávání různých procesů pro každý případ poskytuje SIDM jediný rámec, který je může všechny vysvětlit. Zjištění také zdůrazňují, jak by interakce v malém měřítku uvnitř temné hmoty mohly hrát větší roli při formování kosmických struktur, než se dříve myslelo. Pokud se tato teorie potvrdí, mohlo by to vést k revizím toho, jak vědci modelují vznik a vývoj galaxií. Kromě řešení konkrétních hádanek práce otevírá nové cesty pro testování teorií temné hmoty. Budoucí pozorování gravitačních čoček, hvězdných proudů a satelitních galaxií by mohla pomoci určit, zda je SIDM lepší volbou než tradiční model. Studie byla publikována v časopise Physical Review Letters.