Co když se temná hmota v čase vyvíjí, ale temná energie nikoli?
Autor: Claire Lamman/DESI collaboration
Současný Standardní kosmologický model vývoje vesmíru má zřejmě problém v samotném jádře. Pozorování vzdálených galaxií v mladém vesmíru ukazují na pomalejší tempo rozpínání, než jaké vidíme v bližším vesmíru. Měření rozpínání vesmíru podle supernov typu Ia a podle záření kosmického pozadí dávají poněkud odlišné výsledky Hubbleovy konstanty. Vědci se snaží hledat různá vysvětlení. Od těch odvážných, že obecná relativita nefunguje, přes myšlenky, že temná hmota neexistuje až po myšlenku, že rychlost běhu času není všude ve vesmíru konstantní. A nyní tu máme další teorii. Co když se temná hmota v čase vyvíjí, ale temná energie ne?
O tom, že vesmír se rozpíná víme už od roku 1929, kdy tuto teorii publikoval Edwin Hubble. Ten k tomu využil pozorování předchůdců, kterými byli Vesto Slipher, Milton Humason a Henrietta Leavittová. Rychlost rozpínání závisí na Hubbleově konstantě, jejíž hodnota umožňuje spočítat například stáří vesmíru od Velkého třesku a znalost její hodnoty je tedy velmi důležitá.
Dvě hlavní metody používané k určení Hubbleovy konstanty využívají jednak charakteristiky pozadí kosmického mikrovlnného záření, které je pozůstatkem záření z období Velkého třesku a druhá metoda využívá exploze supernov typu Ia, které fungují jako standardní svíčky (bílý trpaslík nabalí přesně známé množství hmoty a exploduje). Avšak tyto dvě metody dávají rozdílné výsledky: 67 a 74 km/s na megaparsek.
Zajímavé je, že když se dalekohled JWST zaměřil na jednu z velmi vzdálených galaxií, jejíž světlo je deformováno bližší kupou galaxií G165, podařilo se zde detekovat třikrát čočkovaný obraz supernovy Ia nazvané SN H0pe (evokuje anglické slovo hope = naděje). S využitím všech známých vlastností zakřivení prostoru mezi námi a supernovou se podařilo určit hodnotu Hubbleovy konstanty v rozmezí 70 až 83 (km/s)/Mpc. To je také bezpečně nad hodnotou zjištěnou ze záření kosmického pozadí a problém Hubbleovy konstanty tak zdá se zůstal.
Autor: Vojtěch Ullmann
Úvahy vedoucí k úpravě kosmologického modelu o měnící se temnou energii zde již byly, ale úvahy o měnící se temné hmotě nikoli. Důvody pro to byly dva. Za prvé projevy temné hmoty se zdají být přesně známé. Víme jak by mohla slabě ovlivňovat světlo, ale pravdou je, že neznáme její skutečnou povahu, jaké částice ji tvoří. Druhým důvodem je, že někteří vědci by raději pracovali zcela bez temné hmoty a eliminovali ji z kosmologického modelu. Uvažovat pouze její změny v prostoru a čase dosud nikdo moc nezkoušel.
Tuto úvahu přinesli autoři Chen, Xingang a Abraham Loeb v jejich vědeckém článku "Evolving Dark Energy or Evolving Dark Matter?". Jak je patrné, autoři se zamýšlejí nad změnami temné energie nebo temné hmoty a poukazují, že pozorováním lépe odpovídá teorie o měnící se temné hmotě. Poté se zamýšlí nad tím, jaký typ exotické temné hmoty by to mohl být. Nejlépe takový, který odpovídá měnící se stavové rovnici.
Aby stavová rovnice temné hmoty odpovídala pozorováním, musí část této hmoty podléhat oscilacím. To je docela reálná představa. Víme například, že neutrina mají hmotnost (sic nepatrnou), ale jen obtížně interagují s běžnou hmotou. Vědci uvádí, že stojí za částí temné hmoty a označuje se jako "horká temná hmota". A o neutrinech je známo, že podléhají oscilacím. Pokud tedy toto aplikujeme na "chladnou temnou hmotu", můžeme prohlásit, že také může podléhat oscilacím. Autoři článku zjistili, že pozorovaným datům nejlépe odpovídá vesmír, kde asi 15 % chladné temné hmoty osciluje a zbývajících 85 % je standardní temná hmota. To by umožnilo pokrýt oblast mezi rozdílnými hodnotami Hubbleovy konstanty a zároveň se shodovat s našimi pozorováními temné hmoty.
Je třeba zdůraznit, že autoři této práce si pouze pohrávají s některými myšlenkami a jak sami poznamenávají, jedná se o široký koncept, který nestanovuje specifická omezení pro částice temné hmoty. Tato práce však otevírá dveře k širší škále modelů temné hmoty. V tomto bodě stojí za zvážení, že vyvíjející se temná hmota existuje.
Zdroje a doporučené odkazy:
[1] Universetoday.com
[2] Hubble tension problem
[3] Nová metoda měření Hubbleovy konstanty
[4] Evolving Dark Energy or Evolving Dark Matter?
O autorovi
Martin Gembec
Martin Gembec je český astrofotograf, popularizátor vědy a učitel informatiky na základní škole. Především je ale nadšeným vedoucím planetária v liberecké iQLANDII.
Narodil se v roce 1978 v České Lípě. Od čtení knih se dostal k pozorování a fotografování oblohy. Nad fotkami pak vyprávěl o vesmíru dospělým i dětem a u toho už zůstal. Vystudoval učitelství na ZŠ a SŠ v oboru fyzika, geografie a informatika. Od roku 1999 popularizuje astronomii na vlastním webu. Je redaktorem kosmonautix.cz a zástupcem šéfredaktora astro.cz. Nejraději fotografuje noční krajinu a komety.
Od roku 2019 je vedoucím planetária v libereckém science centru iQLANDIA, kde se věnuje vzdělávání veřejnosti, pořádání akcí a popularizaci astronomie a kosmonautiky mezi mládeží i veřejností.
