Vědci po desetiletí hrají vesmírnou hru na schovávanou s temnou hmotou, neviditelnou látkou, která tvoří 85 % hmoty vesmíru. Nový výzkum ukazuje, že pravidla této hry mohou být zcela chybná. Standardní model předpokládá, že tmavá hmota je „studená“, což znamená, že se její částice pohybují pomalu. Rostoucí důkazy však naznačují, že se mohla narodit jako “horká,” pohybující se téměř rychlostí světla. Pokud je to pravda, objev by mohl vyvrátit zažité teorie o tom, jak se galaxie formovaly, a změnit naše chápání rané historie vesmíru.
Puzzle temné hmoty
Studovat temnou hmotu je neuvěřitelně obtížné, protože neinteraguje se světlem. To znamená, že jej nemůžeme vidět přímo, ale můžeme pouze předpokládat jeho existenci gravitačním účinkem na viditelnou hmotu. To také znemožňuje, aby byl složen ze stejných částic jako známé objekty (elektrony, protony, neutrony), které všechny interagují se světlem. I když je temná hmota pětkrát hojnější než cokoli, co můžeme vidět, zůstává záhadou.
Dominantní teorie dlouho upřednostňovala studenou temnou hmotu (CDM) – částice pohybující se dostatečně pomalu na to, aby se shlukly dohromady a položily základ pro formování galaxií. Tento model je však nedokonalý: některá pozorování zpochybňují jeho předpovědi. Zde vstupuje do hry hypotéza „horké“ temné hmoty.
Žhavější příběh o původu
Nová studie naznačuje, že temná hmota mohla vzniknout těsně po Velkém třesku, během období zvaného postinflační zahřívání. Byla to chaotická éra, kdy se vesmír rychle rozpínal a přeměňoval energii v horkou, hustou polévku částic. Pokud by se temná hmota zrodila v tomto prostředí, mohla by být neuvěřitelně rychlá.
Klíčovým bodem je, že i při těchto rychlostech se temná hmota mohla dostatečně ochladit, aby se chovala jako „studená“ verze, kterou očekáváme. Tento proces, nazývaný “odpojení,” by mu umožnil nakonec se shlukovat a stimulovat tvorbu galaxií.
Oživení starých kandidátů
Objev by také mohl oživit dlouho odmítaného kandidáta na temnou hmotu: nízkohmotná neutrina. Před desítkami let byly tyto částice vyloučeny, protože se předpokládalo, že se pohybují příliš rychle na to, aby umožnily vznik galaxií. Pokud by se ale narodily horké a pak ochlazené, mohly by hrát důležitou roli při utváření struktury vesmíru.
“Neutrino se ukázalo jako ukázkový příklad horké temné hmoty… Je úžasné, že podobný kandidát, pokud by byl vytvořen v době, kdy se právě formoval horký vesmír velkého třesku, by se mohl ochladit do takové míry, že by ve skutečnosti fungoval jako studená temná hmota,” řekl Keith Olive, jeden z výzkumníků podílejících se na studii.
Teorie testování
Tým nyní plánuje otestovat své nápady v experimentech na Zemi, za použití urychlovačů částic a hledání důkazů v raném vesmíru. Pokud se to podaří, mohlo by to poskytnout jasnější obrázek o nejranějších okamžicích vesmíru.
“S našimi novými objevy se nám možná podaří získat přístup k období v historii vesmíru velmi blízkému Velkému třesku,” řekl Ian Mambrini, další výzkumník projektu. Hledání temné hmoty není zdaleka u konce, ale tento nový směr nás možná konečně přiblíží k vyřešení jedné z největších záhad kosmologie.
Nakonec objev horké temné hmoty nejen odhalí skutečnou povahu této nepolapitelné látky, ale také přinutí kosmology, aby přehodnotili své základní chápání vývoje vesmíru.
