Přímý důkaz o existenci temné hmoty poskytla rentgenová observatoř Chandra a pozorování dalšími dalekohledy. Temná i normální hmota byly od sebe odtrženy při obrovské srážce dvou velkých kup galaxií.

"Toto je nejenergičtější kosmická událost, kromě Velkého třesku, o které víme," řekl Maxim Markevitch (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts).

Tato pozorování poskytují doposud nejpřesvědčivější důkaz, že většina hmoty ve vesmíru je temná. Navzdory tomuto svědectví o existenci temné hmoty, někteří vědci stále navrhují alternativní teorii gravitačního pole, podle které je gravitace v mezigalaktických měřítcích mnohem silnější než předpovídal Newton a Einstein a proto nepotřebují temnou hmotu. Nicméně takové teorie nemohou vysvětlit pozorované efekty u pozorované srážky.

"Vesmír, který ovládá temná hmota, vypadá absurdně a tak jsme chtěli otestovat, jestli v našich úvahách není nějaká základní trhlinka," řekl Doug Clowe (University of Arizona, Tucson), vedoucí výzkumu. "Naše výsledky jsou přímým důkazem, že temná hmota existuje."

V kupách galaxií je normální hmota především ve formě horkého plynu a hvězd. Normální hmotou rozumíme atomy, které tvoří hvězdy, planety a všechno na Zemi. Hmotnost horkého plynu mezi galaxiemi je mnohem větší než hmotnost všech hvězd ve všech galaxiích. Temné hmoty, která je neviditelná, může být odhalena pouze díky své gravitaci. Normální hmota v kupě galaxií je dohromady vázána daleko větší gravitací než odpovídá její hmotnosti a drží pohromadě jen díky gravitačnímu působení temné hmoty. Bez ní by se, rychle pohybující galaxie a horký plyn, velmi rychle oddělily.

Týmu bylo přiděleno více než 100 hodin pozorovacího času na Chandře ke sledování kupy galaxií 1E0657-56. Kupu tvoří nápadný oblak žhavého plynu, ve tvaru "střely" ("bullet"), o teplotě stovky miliónů stupňů, proto je také nazývána "Bullet Cluster". Rentgenový snímek ukazuje "střelu", kterou zformoval mezigalaktický vítr, vzniklý velmi rychlou srážkou menší kupy s větší.

Kromě Chandry byly použity pro pozorování HST, VLT (ESO, Cerro Paranal, Chille) a optický dalekohled Magellan (Magellan optical telescopes, Las Campanas, Chille). Úkolem bylo určit rozložení hmoty v kupách. Zjišťovalo se to pomocí efektu gravitační čočky, kde gravitace kup galaxií zakřivuje světlo, přicházející ze vzdálených galaxií, které leží v pozadí. Tak, jak to předpověděla Einsteinova obecná teorie relativity.

Horký plyn byl při této srážce zbržděn silou, podobnou odporu vzduchu. Ale v tomto případě temná hmota nezpomalila plyn přímým dotykem, protože sama sebe nebo plyn přímo neovlivňuje, ale jen prostřednictvím gravitace. To vyvolalo oddělení temné a normální hmoty, které astronomové pozorovali. Pokud by byl horký plyn nejhmotnější složkou v kupách, jak navrhují alternativní gravitační teorie, pak by takové oddělení nebylo možné. K tomu je právě nutná temná hmota.

"Jde o takový typ výsledku, který budoucí teorie musí vzít v úvahu," řekl Sean Carroll, kosmolog (University of Chicago), který se na výzkumu nepodílel. "Jakmile se hneme kupředu v chápání pravé povahy temné hmoty, nebude možné tento nový výsledek ignorovat."

Objev také dává vědcům větší jistotu, že Newtonova gravitace, známá na Zemi a ve sluneční soustavě, také funguje na obrovské škále kup galaxií.

"Zavřeli jsme zadní vrátka gravitaci a dostali jsme se mnohem blíž než kdykoliv předtím k možnosti vidět tuto neviditelnou hmotu," řekl Clowe.

Další obrázky a animace
Snímky kupy galaxií 1E 0657-56 ("Bullet Cluster") - rentgenový, optický a pomocí gravitační čočky a kombinace těchto snímků do jednoho obrázku (popř. animace)
Optický snímek (ve viditelném světle) z Magellanu a HST ukazuje galaxii oranžovou a bílou.
Rentgenový snímek (X-ray) z Chandry ukazuje horký plyn v kupě růžový.
Snímek pomocí gravitační čočky (Lensing Map) ukazuje hmotu kupy galaxií modře. Efekt gravitační čočky způsobuje především temná hmota a poskytuje důkaz, že většina hmoty ve vesmíru je temná.
Credit: X-ray: NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.; Lensing Map: NASA/STScI; ESO WFI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.

Zdroj: chandra.harvard.edu
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí

Další události komentovány na www.astro.cz
Publikováno s laskavým svolením České astronomické společnosti.