Skončí vesmír, jak ho známe, kvůli temné hmotě?

Temná hmota, jedna z nejpodivnějších látek ve vesmíru, je ještě zvláštnější. Ukázalo se, že tato záhadná (a neviditelná) hmota se může množit přeměnou běžné hmoty na další temnou hmotu. Tento typ množení se nazývá exponenciální růst a neustále se objevuje v modelech přírody, od bakteriálních kolonií až po parazitické populace vos, píše portál Live Science.

„Zajímalo nás, zda by bylo možné přimět temnou hmotu k exponenciálnímu růstu na základě jejího množství?“ ptá se Joshua Ruderman, částicový fyzik z university v New Yorku a spoluautor článku v časopise Physical Review Letters. „A my jsme si uvědomili, jak to jednoduše udělat.“

Temná hmota je kosmologickou hádankou od doby, kdy ji v roce 1933 poprvé popsal legendární švýcarský astronom Fritz Zwicky. Je to neviditelné, nedotknutelné dvojče běžné neboli „baryonové“ hmoty, která tvoří veškerou hmotu, kterou ve vesmíru vidíme: Země, hvězdy, stromy a dokonce i lidé. Vědci si nejsou jisti, z čeho se temná hmota skládá a jak vznikla – ale podle CERNu vědí, že tvoří zhruba 85 % veškeré hmoty ve vesmíru.

Pokud však temná hmota neinteraguje se světlem, a vědci ji tedy nemohou vidět, jak mohou říct, že je temná hmota tak všudypřítomná? Temná hmota prozrazuje svou existenci prostřednictvím gravitačního působení na jiné nebeské objekty, jako jsou hvězdy a dokonce celé galaxie. Výzkumníci NASA například zachytili, že některé hvězdokupy působí mnohem větší gravitací, než by mělo být možné na základě množství viditelné hmoty, kterou obsahují. „Tato pozorování by neměla smysl bez přítomnosti temné hmoty,“ řekl Kevork Abazajian, kosmolog z Kalifornské univerzity v Irvine.

• 

Nově navržený mechanismus naznačuje, že nová temná hmota pochází z běžné hmoty. Jeden z významných starších mechanismů, nazývaný „zamrznutí“, předpokládá, že temná hmota vznikla v raném vesmíru. Tehdy byly všechny částice smíchány v horké, husté polévce zvané „tepelná lázeň“, napsal na blogu ParticleBites Adam Green, fyzik z Univerzity sv. Tomáše v Minnesotě. Podle této teorie naprostá většina těchto částic začínala jako temná hmota, která byla zničena, jakmile se dostala do kontaktu s běžnou hmotou (známý jev se nazývá anihilace). Opačná teoretická reakce, při níž temná hmota nahradila hojnou běžnou hmotu v raném vesmíru, je známá jako „zamrznutí“.

Ruderman a jeho spoluautoři dovedli model zamrznutí do extrému. Předpokládají, že zpočátku běžná hmota výrazně převažovala nad temnou hmotou – to se však začalo velmi rychle měnit. Když se částice temné hmoty dostala do kontaktu s jinou částicí, anihilovala ji a vyplivla dvě částice temné hmoty. To je podobné způsobu, jakým jiné fundamentální částice, například pozitrony a elektrony, anihilují jedna druhou a vytvářejí dva fotony. Na rozdíl od mechanismu zamrznutí tento model produkuje temnou hmotu exponenciální, nikoli logaritmickou (nebo postupně se zpomalující) rychlostí. „Je to zcela jiný mechanismus. A je zajímavé ho zkoumat,“ řekl Abazajian, který se na studii nepodílel. Pokud se skutečně jedná o skutečný mechanismus, nabízí to solidní vysvětlení současného poměru temné hmoty k běžné hmotě v poměru šest ku jedné.

Ale pokud temná hmota přeměňuje vše ostatní na další temnou hmotu, znamená to, že je celý vesmír odsouzen k tomu, aby se stal jednou velkou kapkou temné hmoty?

Ne nutně. „Kdyby to trvalo příliš dlouho, skončili bychom ve vesmíru s mnohem větším množstvím temné hmoty než v našem vesmíru,“ řekl Ruderman. Nový mechanismus však funguje pouze při extrémně vysoké teplotě. Jakmile se vesmír ochladí, vysvětlil Ruderman, reakce ustane a množství temné hmoty se ustálí. „Je to univerzální vlastnost rovnováhy.“

Model exponenciálního růstu však zůstává pouze jedním z několika možných mechanismů vysvětlujících temnou hmotu. „Právě teď,“ řekl Ruderman, „máme více otázek než odpovědí.“

Zdroj: Live Science