Mezi planetami, hvězdami, asteroidy a dalšími nebeskými tělesy se v kosmu nachází obrovské množství prvků neznámé přírody, které gravitačně ovlivňují dynamiku galaxií i samotného vesmíru. Jde o látky spadající do kategorie „temná hmota“, kterou zatím neurčili ani astronomové.
Odhaduje se, že pouze 5 % hmoty celého vesmíru tvoří obyčejná hmota. Zbytek je způsoben temnou hmotou (25 %) a špatně pochopenou formou energie nazývané „temná energie“ (70 %), která v současnosti pohání zrychlené rozpínání vesmíru.
Předpokládá se, že temná hmota sestává z kompaktních, supermasivních objektů, jako jsou černé díry, nebo hypotetické sotva postřehnutelné částice zvané inertní neutrina.
Jak se určuje množství temné hmoty ve vesmíru?
podle webu živá vědaAstronomové mají různé nástroje, jak měřit celkové množství hmoty ve vesmíru a porovnávat ho s množstvím „normální“ (také nazývané „baryonické“) hmoty. Nejjednodušší technikou je porovnání dvou měření.
První je celkové množství světla vyzařovaného velkou strukturou, jako je galaxie, které mohou astronomové použít k určení hmotnosti tohoto objektu. Druhým je odhadované množství gravitace potřebné k udržení velké konstrukce pohromadě.
Když astronomové porovnávají tato měření mezi galaxiemi a kupami ve vesmíru, docházejí ke stejnému závěru: neexistuje dostatek normální hmoty vyzařující světlo, která by vysvětlila množství gravitační síly potřebné k udržení těchto objektů pohromadě.
Musí tedy existovat forma hmoty, která nevyzařuje světlo: temná hmota.
Různé galaxie mají různé poměry temné hmoty k normální hmotě. Některé galaxie neobsahují téměř žádnou temnou hmotu, zatímco jiné téměř postrádají normální hmotu. Ale měření po měření dospíváme ke stejnému průměrnému závěru: asi 95 % složení vesmíru nevyzařuje ani neinteraguje se světlem.
Existuje mnoho dalších způsobů, jak mohou astronomové potvrdit tento výsledek. Například velký objekt, jako je kupa galaxií, zkresluje časoprostor kolem sebe natolik, že ohýbá dráhu jakéhokoli světla, které jím prochází – efekt zvaný gravitační čočka.
Vědci pak mohou porovnat množství hmoty, kterou vidíme z objektů vyzařujících světlo, s hmotou potřebnou k vysvětlení čočky, což opět dokazuje, že přebytečná hmota musí být někde ukryta.
Mohou také používat počítačové simulace k pozorování růstu velkých struktur. Před miliardami let byl náš vesmír mnohem menší než dnes.
Přečtěte si více:
Hvězdám a galaxiím trvalo, než se vyvíjely, a kdyby byl vesmír založen pouze na normální viditelné hmotě, žádné galaxie bychom dnes neviděli. Místo toho růst galaxií podle kosmologa Joela Primacka vyžadoval „bazény“ temné hmoty, aby se normální hmota mohla akumulovat.
Konečně se kosmologové mohou vrátit v čase do doby, kdy byl vesmír starý jen pár minut a vznikly první protony a neutrony. Vědci mohou využít naše znalosti jaderné fyziky k odhadu množství vodíku a helia produkovaného v této fázi.
Tyto výpočty zdůrazňují poměr vodíku k heliu v současném vesmíru. Podle astrofyzika Neda Wrighta také předpovídají absolutní limit množství baryonové hmoty ve vesmíru a tato čísla jsou v souladu se současnými pozorováními galaxií a kup.
Sledovali jste nová videa na Youtube digitální pohled? Přihlaste se k odběru kanálu!