Novinky

Jsou takzvané temné fotony dobrým kandidátem na temnou hmotu?

Z redakce časopisu Áčko vydávaného v tištěné i elektronické verzi zdarma pro veřejnost Akademií věd – najdete zde, přišly do Astronomického ústavu AV ČR následující otázky. Odpověděl na ně vedoucí Oddělení galaxií a planetárních systémů Dr. Richard Wünsch. 

1) Jakou část vesmíru tvoří dle posledních výpočtů/odhadů temná hmota?

Temné hmoty je ve Vesmíru přibližně 5x více než té normální (ta se nazývá baryonová, protože proton a neutron patří mezi baryony). Podle posledních měření vesmírné observatoře Planck je současné složení vesmíru následující: 4.9%
baryonová hmota, 26.8% temná hmota a 68.3% temná energie. Poměry složek se ale během vývoje Vesmíru mění, v minulosti bylo temné energie méně, a naopak byl důležitější příspěvek elektromagnetického záření, jehož současná hmotnost je
zanedbatelná.


2) Jací jsou další kandidáti na částice, které by mohly tvořit temnou hmotu?

Víme, že temná hmota se pravděpodobně neskládá z baryonů, protože kdyby jich bylo více než současných cca 5% hmoty Vesmíru, vzniklo by jaderným hořením v raném Vesmíru více helia než pozorujeme. Kandidáty na temnou hmotu jsou tedy
různé hypotetické částice; kromě temných fotonů např. axiony, jejichž existence by navíc vyřešila určité další problémy ve fyzice mikrosvěta nebo tzv. slabě interagující
hmotné částice, jejichž existenci předpovídají určitá rozšíření standardního modelu mikrosvěta, a celá řada dalších.

3) Co si osobně myslíte o nově publikovaných závěrech ve studii otištěné v časopise Physical Review Letters? Jsou takzvané temné fotony dobrým kandidátem?

Jde o zajímavý výsledek, myslím, že temné fotony jsou jedním z nadějnějších kandidátů. Tato práce řeší problém s pozorováním vláken, ze kterých se skládá Vesmír na velkých škálách. Galaxie ve Vesmíru jsou soustředěny podél těchto
vláken, která se skládají především z temné hmoty a obsahují také velmi řídký (mezigalaktický) plyn. Pozorování ukazují, že tento plyn je o něco teplejší, než předpovídají modely vývoje Vesmíru a tato práce navrhuje, že by mohlo jít
o zahřívání díky interakci mezigalaktického plynu s temnými fotony. Autoři výpočtem ukazují, že tato interakce by zvýšila teplotu vláken tak, že by byla ve shodě s
pozorováním, což je velmi zajímavé. Na druhou stranu, byly navrženy i jiné, méně exotické mechanismy, které by mohly teplotu vláken zvýšit.


4) Jaký je úkol spektrografu COS? Co měří?

COS (Cosmic Origins Spectrograph) je spektrograf na Hubbleově vesmírném teleskopu. Jde o univerzální přístroj, kterým lze pozorovat spektra nejrůznějších astronomických objektů, ale pozorování velkoškálové struktury Vesmíru patří
k jeho hlavním cílům. V tomto případě detekoval plyn vesmírných vláken ve světle velmi vzdálených kvazarů (akrečních disků kolem obřích černých děr ve středech
galaxií). Když světlo vzdáleného kvazaru letí směrem k nám, prochází přes vesmírná vlákna a ta jeho část v určité vlnové délce pohltí - vzniknou tzv. absorpční čáry. Různá vlákna se vůči nám pohybují různou rychlostí díky expanzi vesmíru, a
výsledkem je tedy soustava čar, které se také někdy říká les (v tomto konkrétním případě šlo o čáru vodíku Lyman alfa, odtud tedy Lyman alfa les). Šířka těch absorpčních čar přímo souvisí s teplotou (nebo vnitřními pohyby) plynu ve vláknech
a takto byla tedy teplota vláken změřena.

 Na rozhovor se můžete podívat i s obrázky na webu Akademie věd.