Související stránky k článku Nový pohľad na povahu tmavej hmoty
Temná hmota je jedním z největších tajemství současné astrofyziky a kosmologie. Podle názoru astronomů zahrnuje 90 % veškeré hmoty vesmíru, avšak její existence byla prokázána pouze nepřímo a v poslední době se objevily určité pochybnosti o její existenci. Nové výzkumy uskutečněné mezinárodní školou SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) však odstranily nedávné pochybnosti o přítomnosti temné (skryté) hmoty uvnitř galaxií vyvrácením empirických vztahů na podporu alternativních teorií.
Mezinárodní expertní tým známý vyvrácením několika objevů černých děr oznámených jinými autory se poprvé podepsal pod nalezení černé díry hvězdné hmotnosti ležící v sousední galaxii Velkém Magellanově mračnu. Vědci navíc zjistili, že hvězda, ze které černá díra vznikla, zmizela bez jakékoli známky silné exploze. Objev astronomové učinili díky šesti letům opakovaných pozorování pomocí dalekohledu VLT Evropské jižní observatoře.
Naše Galaxie je ve svém bezprostředním okolí obklopena několika desítkami malých satelitních průvodců. Některé vědecké práce poukazují na jejich neobvyklé prostorové uspořádání, jaké nelze jednoduše vysvětlit s pomocí standardního kosmologického modelu. Podobné uspořádání mají i satelity blízké galaxie M31 v Andromedě. Michal Bílek se svými spolupracovníky vysvětlují uspořádání satelitů Mléčné dráhy a M31 jejich dávnou slapovou interakcí. Tento vývojový scénář připouští pouze model postavený na alternativní teorii gravitace.
Během tiskové konference, která se souběžně uskutečnila po celém světě včetně ředitelství Evropské jižní observatoře v Garchingu v Německu, astronomové zveřejnili první snímek superhmotné černé díry v centru naší Galaxie. Prezentované výsledky představují zásadní důkaz, že tento objekt je skutečně černou dírou. Přinášejí také významné poznatky o fungování těchto kosmických gigantů, o kterých se soudí, že sídlí v jádrech většiny galaxií. Snímek vytvořili odborníci celosvětového vědeckého týmu ‚Event Horizon Telescope Collaboration‘ na základě dat pořízených globální sítí radioteleskopů sdružených pod hlavičkou EHT.
Podstata temné (skryté) hmoty, která podle všeho představuje nejméně 23 % hmotnosti a energie vesmíru, je stále ještě jednou z největších neobjasněných záhad současné vědy. Nedostatek experimentálních důkazů, které by umožnily odlišit elementární částice předpověděné teoretiky, stejně jako nedávné odhalení gravitačních vln uvolněných při srážce dvou černých děr (jejich hmotnosti zhruba 30× převyšovaly hmotnost Slunce) pomocí detektorů LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) oživilo zájem o možnost, že by temnou hmotu mohly představovat primordiální černé díry o hmotnostech v rozmezí 10 až 1 000 hmotností Slunce.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Superhmotné černé díry mohou být dobrým sluhou, ale rovněž i velmi zlým pánem pro možné civilizace v celé Galaxii. Nová studie opavských fyziků poukazuje na tři typy produkce energie v blízkosti černých děr, tj. tři varianty tzv. Penroseova procesu. Z těchto procesů by bylo možné v budoucnu těžit obrovské množství energie; stejné procesy mohou ale vést k fatálnímu úniku silné radiace a ohrožení života v jakékoliv galaxii. Fyzikové z Opavy tedy studují nejen možnosti využití tohoto gigantického zdroje energie, ale i to, jak zjistit možný unik energie a ochránit civilizaci.
Vedci simulovali tvorbu malej koncentrácie hmoty, nazývanej halo temnej hmoty, v rámci ktorej sa predpokladá, že vznikajú galaxie ako naša Mliečna dráha. Výzvou tejto simulácie bolo modelovanie galaxií tak malých ako jedna desatina Mliečnej dráhy, a to v objeme tak veľkom, ako je celý náš pozorovateľný vesmír.
Astronomové vůbec poprvé detekovali černé díry pohlcující neutronové hvězdy, podobně jako „Pac Man“ ve známé počítačové hře, a dokumentovali tak kolizi dvou nejextrémnějších a nevyzpytatelnějších objektů ve vesmíru. Detektory gravitačních vln Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) na území USA a Virgo v Itálii zachytily gravitační vlny umírající, po spirále se pohybující a nakonec kolidující neutronové hvězdy s černou dírou, a to hned ve dvou případech. Výsledky byly publikovány nedávno v Astrophysical Journal Letters.
Ďalšie dôkazy o existencii temnej hmoty, tajomnej substancii, o ktorej sa predpokladá, že udržuje vesmír pohromade, poskytli kozmológovia z Durham University. Pomocou sofistikovaných techník počítačového modelovania, tím vedcov simuloval tvorbu galaxií za prítomnosti tmavej hmoty, čím bol schopný preukázať, že ich veľkosť a rýchlosť otáčania sú prepojené s ich jasom podobným spôsobom aký pozorovali astronómovia.
Astronomové pozorovali pomocí observatoře Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nacházející se v USA a detektoru Virgo postaveného v Itálii, signál gravitačních vln ze dvou kompaktních binárních objektů, představujících dvojici černé díry s neutronovou hvězdou. Obě události se vyskytly přinejmenším 900 miliónů světelných roků daleko; v obou případech byla neutronová hvězda pravděpodobně zcela pohlcena jejím partnerem – černou dírou.
Vedci z University of Waterloo zachytili prvý kompozitný obrázok mosta tvoreného temnou hmotou, ktorý spája galaxie dohromady. Tento obrázok kombinuje množstvo jednotlivých snímok, a potvrdzuje predpovede, že galaxie v celom vesmíre sú zviazané prostredníctvom kozmickej siete spojenou s temnou hmotou, ktorá doteraz zostávala nepozorovateľná.
Tentokrát se ponoříme pod horizont události černé díry a rozebereme největší výzvu současného výzkumu - kombinaci částicové a gravitační teorie. V novinkách vzpomene na nedávno zesnulého Michaela Collinse, třetího člena posádky Apollo 11 a probereme novinky v průzkumu Sluneční soustavy.
Výskumný tím na Rochester Institute of Technology nepripúšťa výzvu akceptovaného štandardného modelu vesmíru a teórie o tom, ako sa galaxie formujú, objasnením ich problematickej štruktúry. Rozsiahla štruktúra v oblasti pólov galaxie – rovina satelitných galaxií na póloch Mliečnej dráhy – sa totiž nachádza v centre roztržiek medzi vedcami, ktorí nesúhlasia s existenciou tmavej hmoty, neviditeľnej hmoty údajne tvoriacej 85% vesmíru.
V průběhu posledních třech desetiletí pozorují astronomové velmi rychlý pohyb jasných hvězd v okolí jádra naší Galaxie (objekt označovaný Sagittarius A*). Charakter pohybu svědčí o přítomnosti superhmotné černé díry, kolem níž hvězdy obíhají. Za tato měření získali dva astronomové, Němec Reinhard Genzel a Američanka Andrea Ghez, Nobelovu cenu za fyziku udělenou v r. 2020. Ve studii zveřejněné nedávno v časopise Americké astronomické společnosti The Astrophysical Journal analyzuje mezinárodní tým s účastí Astronomického ústavu AV ČR zajímavé proměny, které probíhají v obálce jedné z těchto hvězd.
Nová pozorování naznačují, že v nejvýznamnějším období vzniku galaxií – před deseti miliardami let – byly hmotné galaxie s aktivními procesy formování hvězd dominantně tvořeny běžnou (baryonovou) hmotou. To je však v příkrém kontrastu se současnými galaxiemi, u kterých pozorujeme mnohem významnější vliv záhadné temné hmoty. K tomuto překvapivému výsledku astronomové dospěli na základě pozorování provedených pomocí dalekohledu ESO/VLT. Z výsledků vyplývá, že temná hmota hrála v raném vesmíru méně zásadní úlohu, než dnes. Výzkum byl prezentován ve čtveřici samostatných článků, jeden z nich byl publikován tento týden v prestižním vědeckém časopise Nature.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: Ačkoliv futuristické, nikoliv fyzikálně nereálné: Největším zásobníkem k těžbě čisté energie ve vesmíru by mohly být supermasivní černé díry, které se nacházejí ve středu galaxií. Jak známo, ze samotných černých děr sice neunikne ani světlo, ale v těsném okolí těchto mimořádně hmotných kosmických těles by se energie dala těžit díky jejich rotaci. Na tuto možnost se zaměřili ve svém vědeckém výzkumu i astrofyzikové z Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě – Martin Kološ, Arman Tursunov a Zdeněk Stuchlík.
Štúdia z 28. februára uverejnená v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zachytáva najnovší objav vedcov z Yale univerzity. Zhotovili mapu tmavej hmoty s najväčším rozlíšením aké sa doposiaľ podarilo dosiahnuť. Táto mapa ponúka závažné dôkazy pre existenciu studenej tmavej hmoty – pomalých častíc, ktoré tvoria väčšinu hmoty vo vesmíre.
Astrofyzikální proGResy z Opavy: V prestižním vědeckém časopise Nature byl v dubnu tohoto roku publikován článek “A Galactic centre gravitational-wave Messenger”, jehož hlavním autorem je profesor Marek Abramowicz působící na Fyzikálním ústavu Slezské Univerzity. V článku přichází s nápadem, jak by mohla cizí vyspělá civilizace dát najevo ostatním civilizacím v naší Galaxii, že existuje. Stačilo by umístit velmi hmotný objekt na oběžnou dráhu kolem obří černé díry v centru naší Galaxie a nenechat ho zcela podlehnout jejímu vlivu.
Nadbytek záření gama (na obrázku znázorněn žlutobílou barvou) v srdci velké galaxie M31 v souhvězdí Andromedy naznačuje neočekávané podivné aktivity v centrálních oblastech galaxie. Astronomové se domnívají, že signál může být vytvářen rozmanitými procesy, počítaje v to populaci pulzarů nebo dokonce skrytou hmotu.
„Pozorování“ černých děr jsou obecně založena na studiu jejich interakce s bezprostředním okolím. Nejlépe lze tak studovat černé díry hvězdných hmotností nacházející se v těsném dvojhvězdném systému s akrečním diskem. Tým astronomů se silnou českou účastí z ASU publikoval práci prezentující pokročilý model záření akrečního disku okolo černé díry a ukazují, že různé přístupy k modelování fyzikálních procesů mají na výsledné záření kruciální vliv. Budoucí pozorování by tak mohla umožnit určení přesnějších informací o černých dírách samotných.
