TLDR: Neobvykle vysokou ionizaci vodíkových mračen v centru Mléčné dráhy by mohly objasnit srážky hypotetických částic temné hmoty s ještě nižší hmotností než běžně předpokládané WIMP částice. Studie zde.

Určitě víte, že vše, co kolem sebe vidíme a cítíme, je tvořeno tzv. baryonovou hmotou – která zřejmě tvoří jen 4,9 % hmoty/energie vesmíru! Zbytek na pomyslné váze vesmíru tvoří z 26,8% temná hmota a 68,3% temná energie, u nichž obou stále panují nejasnosti nad jejich povahou. Ani u vlivem vcelku lépe pospané temné hmoty nepřineslo hledání jejích možných částic totiž kýžené výsledky.

Sami ale víme, že i hmota baryonová má více podob – mezi čokoládovou zmrzlinou, kusem uhlí a vaším okem je pro nás baryoňáky dost podstatný rozdíl, i když obě spadají do stejné škatulky! Proč by tedy i temnohmota nemohla mít více druhů? Nová studie se domnívá, že je možná na stopě jednoho z nich…

„Kde tuhle novou temnohmotu najdeme?“

Vyrazíme pro ni dnes do nitra naší galaxie, kde se dějí prazvláštní věci. Nacházejí se tu totiž (mimo jiné) mračna kladně nabitého vodíku – a to ačkoliv normálně je tento plyn neutrální. Co mu tu tedy dodává dostatek energie, aby to z vodíků vyrazilo záporně nabité elektrony?

Vědátoři pod velením Shyama Balaji z King’s College London se domnívají, že zde existuje kontinuální zdroj energie ve formě interakcí temné hmoty. Tím, že zde do sebe její malé částice narážejí a při anihilaci vytvářejí nabité částice, které následně ionizují plynný vodík, může dojít k pozorovanému efektu.

Podle nejpoužívanější teorie má temná hmota formu skupiny „slabě interagujících hmotných částic“ alias WIMP. Problém je, že WIMP částice by interagovaly příliš slabě na to, aby způsobily dostatečnou ionizaci – kvůli tomu je velmi obtížné je detekovat. V nitru galaxie by se však mohly srážet částice temné hmoty s ještě nižší hmotností než WIMP, což by vysvětlovalo dodatečný zdroj ionizace.

„Není pro to nějaké normálnější vysvětlení?“

Moc ne. Předchozí pokusy vysvětlit proces ionizace se opíraly o kosmické záření – rychlé a energetické částice, jejichž energetické spektrum ale neodpovídá pozorovaným datům. Nešlo tedy o dobře přijaté vysvětlení, poněvadž energetické signatury zaznamenané při pozorování centrální molekulární zóny (CMZ), kde k tomuto procesu dochází, se nezdají být dostatečně velké…

Zdá se přitom, že takový proces není možný ani v případě WIMPů. Výzkumnému týmu zbylo vysvětlení, že zdroj energie způsobující anihilaci je pomalejší než kosmické záření a méně hmotný než WIMP. Ergo: nový typ temné hmoty!

„To mi nezní jako moc silný důkaz.“

No ano, detekce temné hmoty je složitá jak kamna. Většina experimentů snažících se o její detekci je ale založena na Zemi. Autoři proto míní, že hledání důkazů pomocí plynu v CMZ by nás mohlo dostat přímo ke zdroji.

Pokud má teze pravdu, znamenalo by to, že částice temné hmoty by potenciálně mohly být mnohem lehčí, než jsme si mysleli. A jelikož dosavadní experimenty snažící se o detekci WIMP částic neuspěly, mohlo by tak jít o argument pro její vysvětlení jinými, pravděpodobně ještě lehčími částicemi – a návrh nových experimentů i pro jejich detekci…

„No to je super zjištění! Škoda, že na temnou hmotu nevěřím!“

Nestartujte fčil s alternativními vysvětleními temné hmoty (nebo dokonce temné energie), na ty bude dost času jindy! Obecně ale: pro něco-jako-temnohmotu máme mraky a mraky (doslova!) nepřímých důkazů – možná, že to jednou vysvětlíme i jiným mechanismem (jako modifikovanou gravitací), ale možná vůbec ne. Alternativní hypotézy mají však samy značné problémy.

Nyní je klasicky ručník v ringu pro další vědátory a jejich vysvětlení temné hmoty, popřípadě oponenturu k současným závěrům. Snahou bude udržet vysvětlení temné hmoty „elegantní“, tedy bez vícera různých druhů. Možná, jenom možná, že ale i temná hmota bude mít více podob, chutí a tvarů – jak by se vlastně tak trochu slušelo a patřilo na něco, co má tvořit majoritu hmoty vesmíru!

[Ladislav Loukota]

Vědátor vznikl jako spinoff spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd, dnes jej provozuje spolek Hyperion Media. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – kontaktní mail je hatemail@vedator.org