Ako by vyzerala temná hmota, ak by sme ju dokázali vidieť? Simulácia ukazuje jej možný vzhľad

Aj keď temná hmota predstavuje 85 percent všetkej hmoty vo vesmíre, neinteraguje so svetlom. Je ju možné vidieť iba prostredníctvom gravitačného vplyvu, ktorý má na svetlo a inú hmotu. Aby toho nebolo málo, snahy o priamu detekciu tmavej hmoty na Zemi boli doteraz neúspešné.

Prekvapivé výsledky

Napriek tomu, že je neviditeľná, vieme o nej niekoľko vecí. Nie je len tmavá, ale aj studená. Vďaka tomu vytvára zhluky galaxií. Okolo galaxií tiež často vytvára takzvané halo, ktoré tvorí väčšinu hmoty galaxie.

Stále však o temnej hmote zostáva veľa nezodpovedaných otázok, takže astronómovia často vyvíjajú jej nové modely a porovnávajú ich s pozorovaním, aby otestovali ich presnosť. Jedným zo spôsobov, ako sa to robí, sú sofistikované počítačové simulácie.

Nedávno uskutočnil tím z Harvard-Smithsonianovho centra pre astrofyziku podrobnú simuláciu temnej hmoty a priniesol niekoľko prekvapivých výsledkov. Uverejnil ju portál Universe Today. Presnosť akejkoľvek simulácie temnej hmoty závisí od predpokladov, ktoré o temnej hmote urobíte. 

V tomto prípade tím predpokladal, že temná hmota pozostáva zo slabo interagujúcich masívnych častíc (WIMP) s hmotnosťou asi 100-krát väčšou ako protón. WIMP sú jednou z najpopulárnejších teórií o temnej hmote. Podobné počítačové simulácie sa robili už predtým, táto mala stále mimoriadne vysoké rozlíšenie.

V tejto simulácii sa temná hmota formovala v halu okolo galaxií, presne tak, ako to pozorujeme. Zaujímavé však bolo, že sa hala vyvíjali aj vo všetkých mierkach, od malého hala planéty, cez galaktické halo, až po masívne hala, ktoré sa formovali okolo zhlukov galaxií.

Na obrázku simulované hala temnej hmoty vo všetkých škálach

Zdroj: (J. Wang/S. Bose/Center for Astrophysics)

Jednoznačná vlastnosť

Tieto hala majú podobnú štruktúru, kde sú najhustejšie smerom k ich stredu a na svojich okrajoch sú difúznejšie. Skutočnosť, že sa to deje vo všetkých mierkach, z nej robí jednoznačnú vlastnosť temnej hmoty.

Aj keď sú hala malého rozsahu príliš malé na to, aby ich bolo možné zistiť pomocou ich gravitačného vplyvu na svetlo, mohli by nám objasniť to, ako temná hmota interaguje sama so sebou. Jedna predstava o temnej hmote je, že jej častice pri zrážke vyžarujú gama žiarenie.

Niektoré pozorovania gama žiarenia naznačujú jeho prebytok prichádzajúci zo stredu našej galaxie, ktorý by mohol byť spôsobený temnou hmotou. V tomto konkrétnom modeli by väčšina gama žiarenia produkovaného temnou hmotou pochádzala z menších halo.

Pretože škála hala by ovplyvňovala energetické spektrum gama lúčov, robí tento model špecifické predpovede o prebytku gama žiarenia, ktoré by sme mali vidieť v Mliečnej ceste aj v iných galaxiách.

Temná hmota zostáva jedným z najväčších nevyriešených problémov modernej astronómie. Aj keď by sme ju radi detekovali priamo, kým sa tak nestane, simulácie ako je táto, sú jedným z našich najsilnejších nástrojov na lepšie pochopenie temnej hmoty.