O temné hmotě a sférických bastardech
V běžném životě značí sousloví 'být v koncích' něco negativního. Ve vědě to znamená, že jsme prošli všechny klasické možnosti, jak vysvětlit zkoumaný jev a žádná nedala uspokojivou odpověď. Pak je čas přijít s novou teorií, s novým fenoménem a podrobit ho zkoušce. Větříme objev.
Před více než sto lety se Max Planck pokoušel rozluštit podstatu vyzařování absolutně černého tělesa. Poctivě vyzkoušel vše myslitelné a na konec mu nezbylo, než sáhnout po, tenkrát velice podezřelém, předpokladu, že se energie šíří v kvantech. Zrodila se kvantová teorie. Tak to dopadá, když je věda v koncích.
O nějakých třicet let později zkoumal astronom Fritz Zwicky kupu galaxií v souhvězdí Vlasy Bereniky. Zjistil, že jednotlivé galaxie by neměly držet pohromadě, měly by se už dávno rozpadnout.
Galaxie jsou obrovská seskupení hvězd obíhajících kolem společného těžiště. Jenomže rychlosti hvězd ve zkoumaných soustavách byly tak velké, že by je gravitační síla galaxie nemohla udržet. Buď by ze systému uletěly, nebo by přinejmenším změnily vzhled galaxie.
Vysvětlení je jediné. Rychlost jsme změřili přesně, gravitační síla musí být větší. Je to možné. Gravitace se spočítá z celkové hmotnosti a tu jsme pouze odhadovali ze svítivosti. Nápad to není špatný, svítivost koresponduje s počtem hvězd, které tvoří většinu hmotnosti. Pokud je tu ještě další hmota, která nesvítí, je hmotnost galaxie větší, tím pádem je větší i její gravitační soudružnost, které odpovídá vysoká rychlost hvězd.
Protože taková hmota není vidět, říkejme jí skrytá nebo temná hmota. Dlouho se po ní pátralo. Muselo by jí být hodně, Zwickymu vycházel poměr mezi svítící a temnou hmotou 1:400. Jsou to vyhaslé hvězdy, temné mlhoviny, mezihvězdný prach...? Je samozřejmé, že takové pátrání příliš nezaujme ani mnohé odborníky, natož bulvár. Po několika desetiletích práce, marného hledání a honu na neutrina se věda opět ocitla v koncích. Kdyby v galaxii bylo tolik hmoty, kolik vychází z výpočtů, musela by se projevit i jinak. Žádný z vedlejších projevů však nikdo nepozoroval.
Je možné, že máme špatnou teorii gravitace. Možná se na větších měřítcích gravitace projevuje jinak. První pokusy na tomto poli vypadaly slibně. V roce 1983 navrhl Mordehai Milgrom modifikovanou newtonskou dynamiku, čímž usmířil neposedné rotační křivky galaxií s vesmírnými zákony.
Hvězdáři však také nezaháleli. Pomocí efektu gravitační čočky zmapovali rozložení gravitační síly ve vesmíru a došli k závěru, že takové komplikované struktury můžeme těžko vysvětlit pouze na úrovni gravitačního zákona. Mnohem snáze se dají naměřená data vysvětlit hmotou rozloženou po vesmíru v jakési fraktální struktuře. Struktura by se dala připodobnit ke struktuře vaty. Dlouhá vlákna a stěny, na jejichž průsečících se nacházejí galaxie.
A jsme tam, kde jsme byli. Tato vlákna nikdo nikdy neviděl, jejich přítomnost se dá pouze vypočítat z jejich gravitačních účinků. Žádné jiné efekty se nedostavují. Nezbývá, než sáhnout po poslední zoufalé možnosti. Temná hmota musí být neviditelná. Neviditelná ne proto, že je ve tmě. Temná hmota nesmí být vidět, ani když na ni posvítíme. Musí mít i další exotické vlastnosti. Musí být nenahmatatelná, jinak by svým odporem zpomalovala pohyb hvězd v galaxiích, nebo by svítící hmotu jinak ovlivňovala.
Nenahmatatelná hmota? On to není tak nesplnitelný požadavek. Každodenní zkušenost s hmatem nám přijde tak samozřejmá, že bereme uchopitelnost předmětu jako základní vlastnost vesmíru. Ve skutečnosti to souvisí jen s jediným fenoménem - s elektromagnetickou interakcí. Jednodušeji řečeno s citlivostí hmoty na elektrický náboj.
Elektromagnetická interakce sehrává v každodenním životě větší roli, než bychom na první pohled připustili. To je tím, že většina hmoty kolem nás je elektricky neutrální, tak to vypadá, že ani žádný náboj nemá. Na mikroskopické úrovni však elektrické náboje udržují atomy v patřičných rozestupech a starají se o to, aby hmota tvořila struktury. Částice, které náboj opravdu nemají a nejsou na elektrické síly citlivé, takovou hmotou bez nesnází pronikají a navzájem se s ní neovlivňují. Například sluneční neutrina, kterých projde každým čtverečním centimetrem za sekundu asi 60 miliard, jsou pro nás velice obtížně zjistitelná a dlouho trvalo, než je naše detektory vůbec zaregistrovaly.
Neutrina byla proto dlouho vážnými kandidáty na temnou hmotu. Když se však podařilo jejich hmotnost změřit s dostatečnou přesností, ocitla se mimo podezření.
Při pátrání po temné hmotě doufáme, že kromě gravitace podléhá alespoň nějaké další vesmírné síle. Spoléháme především na slabou interakci (jako u neutrin) a jí podléhající částice WIMP (Weak Interacting Massive Particles). V podezření jsou tzv. superpartneři ke klasickým částicím - tzv fotino, neutralino... nebo axiony. Pak jsou na seznamu hledaných ještě částice interagující naopak silně, tzv. SIMP (Strong Interacting Massive Particles), které by mohly do problému vnést světlo.
Mnozí se také ještě nevzdali myšlenky, že za chybějící hmotou stojí prvotní černé díry z období velkého třesku.
Vybrat si dnes některou z těchto variant je pouze otázkou osobního vkusu. Na všech frontách se provádějí pokusy, všude jsme neúspěšní, takže je možné, že vše je ještě jinak.
Poslední objev z nedávné minulosti zamíchal karty všem těmto teoriím bez rozdílu. Při kontrole rotačních křivek galaxií vzdálených cca 10 miliard světelných roků vyšlo najevo, že tyto galaxie nemají s temnou hmotou problém. Chovají se tak, jako by tam žádná nebyla.
Objev je ještě příliš nový a nebyl ověřen. Pokud se však potvrdí, bude třeba si uvědomit, že velká vzdálenost je ve vesmíru synonymem slov velké stáří. V tomto případě se díváme na vesmír starý necelé čtyři miliardy let. Znamená to, že tenkrát tu temná hmota nebyla?
Dana a Rudolf Mentzlovi
Za meteorologickými družicemi
Družice pozorují Zemi z vesmíru už po desítky let. Jejich snímky se staly běžnou součástí předpovědí počasí. Jak pracují a co umí změřit? Jak přispívají ke studiu klimatu?
Dana a Rudolf Mentzlovi
Holandsko proti moři
Po staletí Holandsko čelí záplavám z moře a opět si vydobývá své území. Ani v dnešní době práce nepřestává.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Za jadernou fúzí k Baltskému moři
Už desítky let se ozývají zprávy o termojaderné fúzi jako zdroji energie pro budoucnost. Jak pokračují výzkumy a čím se liší tokamak a stelarátor?
Dana a Rudolf Mentzlovi
Hledání druhé Země
Po nedávném objevu hnědého trpaslíka neusnula ondřejovská skupina výzkumu exoplanet na vavřínech. Bude se podílet na vyhledávání Superzemí. Rozhovor s hlavním řešitelem.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Světlo z hloubi vesmíru
Hvězdáři z Ondřejova objevili hnědého trpaslíka ve vzdálené soustavě v souhvězdí Raka; tuto zprávu sdělila média minulý měsíc. Rozhovor s objeviteli.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Červený stan po 90 letech
K 90. výročí výpravy vzducholodi Italia se konal v květnu 2018 přednáškový večer v Národním technickém muzeu. Hvězdou večera se zaslouženě stal Giuseppe Biagi, vnuk telegrafisty z Červeného stanu.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Marťanský bedekr - Sopky
Kam na Marsu? Kdo neviděl martské sopky, jako by tam nebyl. Poleťte je s naší cestovkou navštívit - dnes Olympus Mons.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Draví motýli
Fantazie přihlouplého hororového filmu, nebo skutečně žijí motýli, kteří dokáží zakousnout a sežrat nepřítele?
Dana a Rudolf Mentzlovi
Co váží víc, kilo peří nebo kilo železa?
Hádanka pro malé děti. Kilo je prostě kilo. Peří nebo železo. Pořád kilo. Odpověď stejně jasná jako nesprávná.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Z Jáchymova na severní pól
František Běhounek byl od dětství přitahován dobrodružstvím. Za svými sny si šel, takže studoval radiologii v Paříži a dostal se až na severní pól.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Titius, Bode, exoplanety a hledání vesmírného řádu
Jsou planety ve Sluneční soustavě rozmístěny náhodně, nebo podle nějakého řádu? Výzkum exoplanet vrhá na dávné spekulace nové světlo.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Příliv a odliv, aneb jak to ten Měsíc dělá?
Mechanismus přílivu a odlivu se dá vysvětlit jediným obrázkem. Ten je však na první pohled pochybný. Nebo ne?
Dana a Rudolf Mentzlovi
Šílené mouchy
Možná už jste je také viděli. Vypadají jako mouchy oblečené do žertovného kostýmku s pruhy. Často sedí na stvolu nebo třeba jen na okně a mají v obličeji šílený výraz. Nedivte se, jsou šílené!
Dana a Rudolf Mentzlovi
Jak vesmír z ničeho povstal 4/4
Jakou energii má vesmír? Temná energie. Co bylo před velkým třeskem. Zárodečná kvantová polévka. Je vesmír sám?
Dana a Rudolf Mentzlovi
Jak vesmír z ničeho povstal 3/4
Problémy Fridmanova vesmíru. Inflace vesmírem vládne. Proč tu nejsou magnetické monopóly. Proč se vesmír začal rozpínat.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Jak vesmír z ničeho povstal 2/4
Jak se vesmír rozpíná? Proč Roger Herman na Gamowa do smrti nepromluvil? Jak posměšně nazvat počátek vesmíru?
Dana a Rudolf Mentzlovi
Jak vesmír z ničeho povstal 1/4
Jak lidé přišli na to, že tu něco nehraje. I Einstein se může splést. K čemu se v Bolívii hodí relativita.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Hodný strýček sršáň
Po světě létá asi sto druhů sršní. Jejich společnou vlastností je to, že je každý druh něčím zvláštní.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Maxwellovo světlo
Maxwellovy rovnice jsou přítulnější, než byste řekli. Jsou zapsány podivnými symboly, z nichž jde hrůza. Ta složitá matematika však není k jejich pochopení vůbec zapotřebí.
Dana a Rudolf Mentzlovi
Sci-fi: Měsíční tvář 20 / 20
...a položil mi na postel arch složeného papíru. Na čisté straně bylo rukou ledabyle napsáno 'Poslední dny B. D. Zamjatina'.
předchozí | 1 2 3 4 5 6 7 | další |
- Počet článků 135
- Celková karma 0
- Průměrná čtenost 728x