Pondělí 15. července 2024, svátek má Jindřich
  • Premium

    Získejte všechny články
    jen za 89 Kč/měsíc

  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
130 let

Lidovky.cz

Záhadný „ledovec“ temné hmoty

Česko

UKÁZKA Z KNIHY O VĚDĚ

Svítící součásti galaxií představují jen špičku ledovce. Stonásobnou převahu má ve vesmíru temná hmota.

Celá staletí se astronomové domnívali, že když své přístroje zaměří na galaxie, hvězdy a planety, na plyn a prach, zkoumají „vesmír“. Byl to pro ně tedy drsný šok, když zjistili, že většinu vesmíru tvoří cosi jiného -a vědci nemají ani tu nejmlhavější představu, co to je!

Skutečnost, že v kosmologii to, co vidíte, není nutně vše, co tam je, jsme začali tušit před více než sedmdesáti lety díky přepečlivé práci Fritze Zwickyho, švýcarského astrofyzika, který pracoval na Kalifornském technologickém institutu (Caltech).

Zwickymu bylo známo, že vesmír se uspořádaně rozpíná. Uvědomil si ale, že tento strohý popis musí být zjednodušující. Galaxie nejsou izolovaná tělesa: shlukují se do kup o možná až několika desítkách členů. V rámci kup se jednotlivé galaxie potulují po okolí, takže stejnorodé rozpínání se skládá se složitými místními pohyby. Například naše vlastní Mléčná dráha a galaxie v Andromedě míří směrem k sobě rychlostí okolo 130 kilometrů za sekundu a současně se účastní celkového kosmologického rozpínání, které objevil Hubble.

Zwicky se zajímal o vlastnosti tohoto lokalizovaného pohybu v rámci kup. To, co zjistil, bylo rozhodně podivné. Zdálo se, že většina galaxií se pohybuje nečekaně rychle. Fritz Zwicky měl zpočátku dojem, že kupy drží pohromadě gravitace hmoty, kterou v nich vidíme.

Pokud se nějaká galaxie pohybuje příliš rychle, vymaní se z přitažlivosti svých sousedek a ze skupiny se vzdálí. Kupa galaxií může zůstat pohromadě miliardy let, avšak pouze tehdy, pokud obsahuje dostatek hmoty, která zachytí její jednotlivé členy.

Zwicky vypočítal, že společná přitažlivost veškeré viditelné látky - hvězd, plynu a prachu - ani zdaleka nestačí na to, aby pohyb takto svižně se pohybujících galaxií omezila dost na to, aby kupy držely pohromadě. Z toho nevyhnutelně plynul tento závěr: ke gravitační přitažlivosti musí přispívat ještě cosi dalšího. Když Zwicky dosadil číselné hodnoty, zjistil, že tento rozpor je obrovský: onen nepozorovaný gravitačně působící materiál převažuje nad viditelnou hmotou stokrát a hmotnostem kup tak zcela dominuje. Tento neviditelný a neznámý materiál byl nazván temná hmota.

Ačkoli byly Zwickyho výsledky dlouhou dobu opomíjeny, shromáždili astronomové za posledních pár desetiletí nezvratné důkazy, že svítící součásti galaxií představují jen špičku záhadného ledovce a že většina hmoty ve vesmíru je ve skutečnosti temná.

Existence temné hmoty je zřejmá také z toho, jak uvnitř Mléčné dráhy obíhají hvězdy. Například Slunci trvá asi 250 milionů let, než dokončí jeden oblet.

Charakteristické stopy přítomnosti temné hmoty nalezneme, když budeme zkoumat, jak se chovají hvězdy na okraji galaxie. Opět zjistíme, že se pohybují příliš rychle na to, aby zůstaly gravitačně vázány na Mléčnou dráhu, pokud za ně netahá velké množství temné hmoty. Kdyby v Mléčné dráze byly pouze hvězdy, rychle by se rozlétla jako roztržený setrvačník. Astronomové zmapovali rozložení hmoty v naší galaxii i v cizích galaxiích na základě toho, jak se v nich pohybují hvězdy, a přišli s tím, že známá diskovitá struktura - s hrudkovitým jádrem a spirálovitými rameny vinoucími se kolem něj - leží uprostřed zhruba sférického rozložení temné hmoty, které sahá až daleko za okraj svítící oblasti a tvoří obrovský oblak, neboli halo, které se rozprostírá spojitě až do mezigalaktického prostoru.

Toto mapování bylo dále rozšířeno díky rentgenovým pozorováním z družic a výsledkům družice WMAP. Veškerá pátrání vedou k témuž závěru: ve vesmíru je mnohem víc temné než viditelné hmoty.

***

Knihu fyzika a kosmologa Paula Daviese nazvanou Kosmický jackpot vydala nakladatelství Argo a Dokořán. Text vybrala redakce LN.

Autor:

Ideální občerstvení na oslavu? Objednali jsme si Ovocný Světozor
Ideální občerstvení na oslavu? Objednali jsme si Ovocný Světozor

Jak už jistě víte, rádi využíváme různé příležitosti ke společným oslavám. A Mezinárodní den dětí byl přesně takovou ideální záminkou, abychom se...