Čo je temná hmota? Je tam temná hmota?

Otázka pôvodu vesmíru, jeho minulých a budúcich vzrušených ľudí od nepamäti. Po mnoho storočí vznikali a vyvrátili teórie, ktoré ponúkajú obraz sveta založený na známych údajoch. Základným šokom pre vedecký svet bola teória relativity Einsteina. Ona tiež významne prispel k pochopeniu procesov, ktoré tvoria vesmír. Avšak teória relativity nemohla tvrdiť titul pravdy v poslednom prípade, ktorý si nevyžaduje žiadne dodatky. Vylepšené technológie umožnili astronómom urobiť nepredstaviteľné skoršie objavy, ktoré vyžadovali nový teoretický základ alebo výrazné rozšírenie už existujúcich ustanovení. Jedným z týchto javov bola temná hmota. Ale o všetkom v poriadku.

Prípady minulých dní

Aby sme pochopili pojem "temná hmota", vrátime sa na začiatok minulého storočia. V tom čase prevládal pojem vesmíru ako stacionárna štruktúra. Medzitým sa všeobecná teória relativity (GRT) predpokladá, že skôr či neskôr sila príťažlivosti povedie k "zhluku" všetkých objektov priestoru do jediného spleti, vznikne takzvaný gravitačný kolaps. Medzi kozmickými objektmi neexistujú žiadne odpudzujúce sily. Vzájomná príťažlivosť je kompenzovaná odstredivými silami a vytvára konštantný pohyb hviezd, planét a iných telies. Preto je systém vyvážený.

Aby sa zabránilo teoretickému kolapsu vesmíru, Einstein predstavil kozmologickú konštantu - množstvo, ktoré prináša systém do požadovaného stacionárneho stavu, ale v skutočnosti je fiktívny, bez zjavných dôvodov.

Rozširovanie vesmíru

Výpočty a objavy Friedmana a Hubblea ukázali, že nie je potrebné porušovať pravidelné rovnice všeobecnej teórie relativity pomocou novej konštanty. Bolo dokázané, a dnes tento fakt prakticky nikoho nepochybuje, že vesmír sa rozširuje, kedysi sa začal a nemožno hovoriť o stacionárnosti. Ďalší vývoj kozmológie viedol k vzniku teórie veľkého tresku. Hlavným potvrdením nových predpokladov je pozorované zvýšenie s časom vzdialenosti medzi galaxami. Je to meranie rýchlosti odstraňovania susedných vesmírnych systémov od seba navzájom a viedlo k vytvoreniu hypotézy, že existuje tmavá hmota a temná energia.

Údaje nie sú v súlade s teóriou

Fritz Zwicky v roku 1931 a potom Jan Oort v roku 1932 a v 60-tych rokoch 20. storočia sa zapájali do počítania hmoty hmoty galaxií vo vzdialenom klastri a korelácie s rýchlosťou ich odstránenia od seba. Z času na čas vedci prišli k rovnakým záverom: toto množstvo hmoty nestačí, aby gravitácia, ktorú vytvorila, mohla spoločne udržiavať galaxie pohybujúce sa tak vysoko rýchlo. Zwicky a Oort predpokladali, že existuje skrytá hmota, temná hmota vesmíru, ktorá nedovoľuje, aby kozmické predmety rozptýlila rôznymi smermi.

Avšak hypotéza získala uznanie vedeckého sveta až v sedemdesiatych rokoch po oznámení výsledkov práce Vera Rubina. Vytvorila otočné krivky, ktoré jasne demonštrujú závislosť rýchlosti hmoty galaxie na vzdialenosti, ktorá ju oddeľuje od stredu systému. Na rozdiel od teoretických predpokladov sa ukázalo, že rýchlosti hviezd, ktoré prechádzajú z galaktického centra, sa neznižujú, ale zvyšujú. Vysvetlenie takého správania sa hviezd by mohlo byť len prítomnosťou halo v galaxii, ktorá vyplňuje temnú hmotu. Astronómia bola preto konfrontovaná s absolútne nepreskúmanou súčasťou vesmíru.

Vlastnosti a zloženie

Tento druh hmoty sa nazýva tmavo, pretože ju nemožno vidieť žiadnymi existujúcimi metódami. Jeho prítomnosť je rozpoznaná nepriamym znamením: tmavá hmota vytvára gravitačné pole, pričom nevytvára absolútne elektromagnetické vlny.

Najdôležitejšou úlohou, ktorá vznikla pred vedcami, bola odpoveď na otázku, z čoho táto záležitosť pozostáva. Astrofyzikanti sa ho pokúsili "naplniť" bežnou baryonickou látkou (baryónová hmota sa skladá z viac či menej skúmaných protónov, neutrónov a elektrónov). V temnej halo galaxií boli zahrnuté kompaktné ľahko vyžarujúce hviezdy, ako sú hnedé trpaslíky a obrovské, masové približné k planéte Jupiter. Takéto predpoklady však nemohli vydržať test. Baryonická hmota, zvyčajná a známa, teda nemôže hrať významnú úlohu v skrytej hmote galaxií.

Dnes fyzika hľadá neznáme komponenty. Praktické výskumy vedcov sú založené na teórii supersymetrie mikrosvety, podľa ktorej pre každú známu časticu existuje supersymetrický pár. Tu sú a tvoria temnú hmotu. Neexistuje však žiadny dôkaz existencie takýchto častíc, možno to je vec blízkej budúcnosti.

Tmavá energia

Zistenie nového typu hmoty nekončilo prekvapenie, ktoré vesmír pripravoval pre vedcov. V roku 1998 astrofyzikanti predstavili ďalšiu šancu na porovnanie týchto teórií s faktami. Tento rok bol poznačený výbuchom supernovy v galaxii ďaleko od nás. Astronómovia merali vzdialenosť k nemu a boli veľmi prekvapení získanými údajmi: hviezda sa rozžiarila oveľa ďalej, ako by mala byť podľa existujúcej teórie. Ukázalo sa, že rýchlosť rozširovania vesmíru sa časom zvyšuje: teraz je oveľa vyššia ako pred 14 miliardami rokov, keď sa pravdepodobne stalo veľká explózia.

Ako viete, na urýchlenie pohybu tela potrebuje preniesť energiu. Sila, ktorá núti vesmír expandovať rýchlejšie, sa stala známa ako temná energia. Nie je to ani tajomná časť priestoru ako temná hmota. Je známe len to, že je charakterizované rovnomerným rozložením v celom vesmíre a jeho účinok možno zaznamenať len pri obrovských kozmických vzdialenostiach.

Opäť kozmologická konštanta

Temná energia otriasla teóriou veľkého tresku. Časť vedeckého sveta je skeptická v súvislosti s možnosťou takejto látky a zrýchlením rozšírenia, ktoré spôsobila. Niektorí astrofyziológovia sa snažia oživiť zabudnutú kozmologickú konštantu Einsteina, ktorá sa opäť z kategórie veľkej vedeckej chyby môže zmeniť na množstvo pracovných hypotéz. Jeho prítomnosť v rovniciach vytvára antigravita, čo vedie k urýchleniu expanzie. Niektoré dôsledky prítomnosti kozmologickej konštanty však nesúhlasia s pozorovacími údajmi.

Dnes temná hmota a tmavá energia, ktoré tvoria väčšinu záležitostí vo vesmíre, sú hádankami pre vedcov. Neexistuje jednoznačná odpoveď na otázku o ich povahe. Navyše, možno to nie je posledné tajomstvo, ktoré nás drží z vesmíru. Tmavá hmota a energia sa môžu stať vstupnou bránou k novým objavom, ktoré môžu zmeniť naše predstavy o štruktúre vesmíru.