Skrytá hmota odhalena

Skrytá hmota je jednou z největší záhad současné astronomie. Její existence má bezprostřední vztah k otázce, zda s...


Skrytá hmota je jednou z největší záhad současné astronomie. Její existence má
bezprostřední vztah k otázce, zda se vesmír bude neustále rozpínat či zda
naopak v budoucnu dojde k jeho smrštění. Nyní se zdá, že otázka skryté hmoty je
velmi blízko svému rozluštění.
Co vlastně pojem skrytá hmota obnáší? Jedná se o hmotu, která je z našeho
pohledu neviditelná, protože nevyzařuje ani nepohlcuje světlo. Předpokládá se,
že část této hmoty je tvořena běžným materiálem, ale může být také dosud
neznámé povahy. Pro astronomy je to velmi frustrující závěr, neboť miliony
galaxií, které dosud studovali, mohou být jen menšinou, vzorkem, který nemusí
mnoho vypovídat o vesmíru jako celku.

Oběžné dráhy
Důkaz existence skryté hmoty je poměrně prostý a vychází z pozorování pohybů
velkých hvězd a galaxií, přesněji řečeno z neplatnosti Keplerova třetího
zákona. Toto pravidlo je charakteristické pro všechny oběžné systémy, v nichž
je hmota koncentrována ve středu oběhu. V takovém případě platí, že čím blíže
je těleso ke středu, tím rychleji kolem něj obíhá. Keplerův zákon tedy platí
např. v naší sluneční soustavě, kde Slunce obsahuje 99 % hmoty celé soustavy.
Oběžná rychlost Země je větší než v případě Jupitera. Kdyby však bylo Slunce
obklopeno mračnem neviditelné látky, stejně těžké jako sluneční hmota a
rozprostírající se až za oběžnou dráhu Pluta, v rychlosti oběhu planet by
Keplerův zákon neplatil vnější planety by se pohybovaly stejně rychle jako
vnitřní. Pozorování celé řady galaxií ukázala, že tělesa v nich se chovají
právě tímto druhým způsobem, hvězdy u vnitřního i vnějšího okraje obíhají
stejnou rychlostí. Vysvětlení pak tkví jedině v existenci jakési skryté hmoty,
jež nevyzařuje ani neabsorbuje světlo.

Podstata temné hmoty
Holandský astronom Jan Oort již v roce 1932 vypočítal, že naše galaxie obsahuje
takřka dvojnásobek množství hmoty, než můžeme pozorovat. Termín skrytá neboli
temná hmota (dark matter) vytvořil o pár let později švýcarsko-americký
astronom Fritz Zwicky.
Ve vědeckém tisku byla otázka "Existuje skrytá hmota?" brzy vystřídána
problémem "O jakou matérii se jedná, když vyplňuje tak ohromné prostory
vesmíru?" V zásadě existují dvě možnosti. První spočívá v tom, že všechna
skrytá hmota se skládá z baryonů, tedy z protonů a neutronů. V takovém případě
by se jednalo o "normální" látku, například o hvězdu typu "hnědý trpaslík",
vzdálené planety, neutronové hvězdy, mezigalaktický plyn, prach, led a černé
díry. Druhou hypotéza tvrdí, že skrytá hmota je tvořená nehmotnými či spíše
velmi lehkými částicemi, jež se pohybují vesmírem rychlostí světla. Mohla by to
být například neutrina, která jsou nesnadno rozpoznatelná, mají velmi malou,
nicméně pravděpodobně nenulovou klidovou hmotnost.
Jak se zdá,mezinárodní skupině astronomů se nyní konečně podařilo skrytou hmotu
identifikovat. Stalo se to při studiu fotografií z Hubbleova vesmírného
teleskopu. Ve Velkém Magallenově mračnu, asi ve vzdálenosti 600 světelných let
od Země, byla objevena temná hvězda typu "hnědý trpaslík". Výsledek tohoto
pozorování se tedy přiklání k první teorii, že skrytou hmotu alespoň z části
tvoří baryony. Pro astronomy je toto zjištění lehce uklidňující: Opačný závěr
by zřejmě znamenal, že musíme pátrat po nějaké látce dosud neznámé povahy.

Budoucnost vesmíru
Množství viditelné hmoty každopádně nestačí k tomu, aby gravitační síla
zvrátila současné rozpínání vesmíru. Skrytá hmota by naproti tomu mohla
postačovat k překročení kritické hranice, za kterou bude mít vývoj vesmíru
charakter cyklický (velký třesk--velký krach). Záleží na tom, kolik procent
celkové hmoty připadá na onu temnou složku. Odhady se prozatím pohybují mezi 90
a 99 % a ukazují, že množství hmoty ve vesmíru je velmi blízké kritické hodnotě
"mezi" věčným rozpínáním a oscilačním modelem.

text ON-LINE
Kompletní podobu tohoto článku včetně odkazů na další internetové informační
zdroje najdete na portálu Science World s datem 18. 1. 2002.









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.