Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Skrytá hmota v malých měřítcích

Skrytá hmota v malých měřítcích

Jana Olivová: Interview s Gerrym Gilmorem - Skrytá hmota v malých měřítcích.
Článek převzat a přeložen z kongresových novin Nuncius Sidereus III.


gilmore.jpg
Vědci dnes mají k dispozici obrovské množství pozorovacích dat získaných řadou přístrojů umístěných jak na zemském povrchu, tak ve vesmíru. Současně mají své důmyslné počítačové modely a simulace. Někdy tyto dva soubory dat dávají dobrý popis kosmu, jindy však spolu nejsou v souladu, někdy modely nejsou přesné. Co tedy vědci potřebují k tomu, aby své modely mohli vylepšit? Jaké informace k tomu postrádají?
Zde hrají roli dvě základní věci: První je, že gravitace určuje vše - a gravitaci určuje skrytá hmota. A my nevíme, co tato skrytá hmota je. Takže není divu, že když nevíme, co to je, nemůžeme příliš přesně předpovídat, jak se chová. Skrytá hmota by mohla být velmi komplikovaná, mohlo by ji tvořit deset nebo dvacet různých věcí. A současně mezi tou malou troškou hmoty, kterou známe, působí mnoho různých fyzikálních sil. To je první komplikace. V poslední době ale zde dosahujeme velkých pokroků a právě určujeme, právě pozorujeme, jak se skrytá hmota chová v malých měřítcích, a tak se můžeme učit. Ale to, co skutečně postrádáme, je pochopení fyziky, která se uplatňuje při tvorbě hvězd a galaxií a při jejich seskupování. Už je jasné, že ty nejjednodušší představy, které jsme měli - že prostě začneme s téměř stejným a stejnoměrně rozloženým plynem v raném vesmíru a jednoduše ho necháme hroutit vlastní vahou - nejsou vůbec dost nápadité. Takže jde o jednu z takových velkých událostí, jakou byla třeba Tychonova supernova. Jediný způsob, jak můžeme postoupit kupředu, je sebrat se, podívat se, co nám vlastně vesmír říká, a z toho vyvodit, co se ve skutečnosti odehrává. Je fakticky beznadějné vytvářet modely jen tak, že budeme sedět ve svých bílých kancelářích s počítači a jen dumat, co bychom dělali my, kdybychom vytvářeli galaxie. Klíčový význam tedy má vytvořit co nejjednodušší model, zjistit, co je v něm chybně, poučit se z toho a vylepšit ho. Jsme teprve na začátku tohoto procesu, teprve ho rozbíháme. Teprve nedávno jsme pomocí takových přístrojů, jako je Hubbleův vesmírný dalekohled, VLT a celé generace velkých teleskopů získali bohatství skvělých údajů - a uvědomujeme si, že modely jsou úplně špatně. Teď je na čase do nich zahrnout nové informace a pokusit se, aby jejich předpovědi byly dost dobré - a abychom mohli zase prokázat, v čem jsou chybné, a něco nového se naučit.

Naznačujete tím, že pokud vědci zjistí, co je skrytá hmota, budou možná muset změnit veškeré své teorie o tom, jak vesmír funguje?
Ano, je to přesně tak. Je určitě pravda - už to víme - že skrytá hmota je daleko zajímavější, než jak ji popisujeme ve svých současných modelech. V modelech - alespoň v těch nejběžnějších - se předpokládá, že skrytá hmota vůbec nemá žádné vlastnosti kromě gravitace. A to je prostě nereálné. Ale právě teď, právě letos se velmi rychle učíme o vlastnostech skryté hmoty zvlášť v malých měřítcích. Dozvídáme se, že není uspořádána do nějakých maličkých cihliček, je rozložena daleko bohatším a zajímavějším způsobem. A my se začínáme dozvídat, jak to bude determinovat struktury, velmi malé struktury ve vesmíru, z nichž pocházejí galaxie. Hraje tu roli také velmi složitá fyzika, kde se musíme zabývat tím, jak se v prostoru pohybuje plyn, jak funguje magnetické pole a podobně. Nyní už víme, že modely, které máme, pozoruhodně dobře fungují při vysvětlování velkých struktur ve vesmíru. Velkorozměrové vlastnosti se tedy nebudou moc měnit, ty skutečně velmi jednoduché modely vysvětlují skvěle. V těchto modelech však nejsou téměř žádné informace. Je do nich zahrnuta pouze gravitace a pozorování toho, jak vesmír vypadá, pořízená družicemi. Neudělalo se tedy nic jiného, než že se vzala pozorování, přidalo se trochu gravitace a řeklo se: dobrá, tohle vysvětluje velkorozměrovou strukturu. O moc víc se toho dozvědět nedá. V měřítku galaxií - jako je Mléčná dráha a menších - se toho však můžeme dozvědět mnohem víc. A s tím, jak se skutečně dozvídáme víc, si uvědomujeme, že zde fakticky existuje výrazná zpětná vazba ve stále větších a větších měřítcích. Takže je možné vylepšovat poznatky a modely jak na větších, tak na menších škálách.

Co je tedy tím nejzákladnějším faktem, který byste se ve svém výzkumu chtěl dozvědět nejdřív?
Teď právě věnuji nejvíc času mapování skryté hmoty ve velmi malých měřítcích.

A co podle vašeho názoru může skrytá hmota být?
Podle mého odhadu to je přinejmenším jeden, ale pravděpodobně několik nových typů elementárních částic. Považuji to za nejpřijatelnější vysvětlení, a to z velké části proto, že vidíme, že se ve velmi malých strukturách chová tak klidně, takže takové exotické věci, jako kameny, černé díry, nové formy sil atd. nevypadají moc pravděpodobně. Teď to vypadá na nové elementární částice. To je ve skutečnosti velice vzrušující, protože za pouhý rok začíná experiment na novém urychlovači částic LHC v CERNu. Takže teď to bude dva nebo tři roky velmi napínavé, protože naše pozorování už definují vlastnosti skryté hmoty ve velmi malých měřítcích. Víme o ní daleko víc než před pouhým rokem - a nejzjevnější kandidáti nejsou fakticky příliš v souladu s našimi astronomickými pozorováními. A tak se částicoví fyzikové pro začátek chtějí dozvědět, jestli jejich nejzřejmější kandidáti - částice typu Higgsova bosonu - existují nebo ne. A už teď říkáme, že i kdyby existovaly, nedávají celou odpověď, jsou pouze částí odpovědi. To nejvíc vzrušující, co bychom chtěli zjistit, samozřejmě je, co tvoří většinu toho všeho - a většinu tvoří skrytá hmota. To ovšem bude obtížnější problém a podle mého názoru se o opravdový pokrok, kterého bude v příštích deseti až patnácti letech dosaženo, zaslouží pozorování, nikoli teorie.

Článek převzat a přeložen z kongresových novin Nuncius Sidereus III.

Přeložila Jana Olivová 
Odpovědný redaktor Kongresových novin Michal Sobotka




O autorovi



20. vesmírný týden 2022

20. vesmírný týden 2022

Přehled událostí na obloze a v kosmonautice od 16. 5. do 22. 5. 2022. Měsíc bude v úplňku a nastává zatmění, u nás viditelné nízko nad obzorem jako částečné. Přehlídku planet viditelných okem nabízí ranní obloha. Nejjasnější Venuše se úhlově vrací ke Slunci. Lépe je vidět Jupiter a nejvýše jsou ráno Mars a Saturn. Skvrny na povrchu Slunce jsou stále k vidění a aktivita hvězdy je zvýšená. Astronomové publikovali záběr černé díry v centru naší Galaxie. InSight zaznamenala na Marsu dosud nejsilnější otřes. Po dvou startech Falconu 9 v minulém týdnu očekáváme tento týden třetí. ULA plánuje otestovat svoji kosmickou loď Starliner. Vynikající český astronom Ivan Šolc by se letos dožil 95 let.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Carina a sopka

Titul Česká astrofotografie měsíce za duben 2022 získal snímek „Carina a sopka“, jehož autorem je Lukáš Veselý Mlhovina Carina, sopečný ostrov La Palma i samotný kráter vulkánu Cumbre Vieja, to vše se vešlo vítězi dubnového kola soutěže Česká astrofotografie měsíce do jednoho fotografického

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

Kometa C/2017 K2 (PANSTARRS)

Snímek komety C/2017 K2 (PANSTARRS) v souhvězdí Hadonoše. Rozměry obrázku jsou 40 x 40 obloukových minut, proti originálu 2x zmenšen, sever je nahoře, východ vlevo. Vzdálenost od Země byla 2.435 au, od Slunce 3.148 au. Silný svit Měsíce a vysoká oblačnost.

Další informace »