Sciencemag.cz
Doporučujeme
Srážky galaxií už známe, ale jak je tomu v případě celých kup galaxií (cluster)? Nové pozorování rentgenové observatoře Chandra, kterou provozuje NASA, by mohlo přispět i k řešení záhady temné hmoty.
„Chybějící hmotu“ se většinou snažíme vysvětlovat pomocí temné hmoty (konkurenční přístup: úprava gravitačních rovnic). Při pátrání po temné hmotě se nejčastěji zaměřujeme na různé exotické, dosud neznámé částice (axiony, wimp apod.). Druhou možností je předpokládat, že jde o hmotu běžnou, která se před námi ale z nějakých příčin schovává.
Jedním z kandidátů na „běžnou temnou hmotu“ jsou gigantická vlákna (filamenty) plynu v prostoru mezi galaxiemi a kupami galaxií. Tuto formu vědci obvykle označují jako WHIM (warm-hot intergalactic medium); teplé až horké mezigalaktické prostředí by mělo dosahovat teplot mezi 10 000 a 10 miliony K. Najít tyto filamenty bylo až dosud obtížné, známe jen několik případů. Arnab Sarkar z Center for Astrophysics / Harvard & Smithsonian (Cambridge, Massachusetts) jako hlavní autor nové studie nyní uvádí, že se pravděpodobně podařilo objevit další.
Vědci použili observatoř Chandra ke studiu obří struktury Abell 98, což jsou srážející se kupy galaxií vzdálené od Země asi 1,4 miliardy světelných let. Data z družice Chandra odhalila „most“ rentgenového záření mezi dvěma kolidujícími kupami, který obsahuje plyn o teplotě asi 20 milionů K a chladnější plyn o teplotě asi 10 milionů K. Teplejší plyn v mostu pochází pravděpodobně z plynu v obou vzájemně se překrývajících hvězdokupách. Teplota a hustota chladnějšího plynu souhlasí s předpověďmi pro nejteplejší a nejhustší plyn ve WHIM.
Data z družice Chandra navíc ukazují přítomnost rázové vlny, která je podobná sonickému třesku nadzvukového letadla. Tato rázová vlna se pohybuje před jednou z kup galaxií, která se začíná srážet s jinou kupou. Je to poprvé, co astronomové objevili takovou vlnu v počátečních fázích srážky kup galaxií, tedy ještě předtím, než se středy kup navzájem minou. Modely předpokládaly, že by takové vlny měly existovat, zaznamenat se je ale nyní podařilo poprvé. Rázová vlna také mohla zahřát plyn ve WHIM tak, že ho bylo možné vůbec detekovat. Autoři studie odhadují, že hmotnost plynu mezi kupami by mohla být celkem asi 400 miliard Sluncí (pro srovnání: Mléčná dráha má asi 1,5 bilionu Sluncí).
Srážka kup galaxií je extrémní jev, protože kupy galaxií jsou vůbec největší struktury ve vesmíru, které dokáže gravitace udržet pohromadě (dalo by se tedy říct: největší uspořádané struktury).
Arnab Sarkar et al, Discovery of a Premerger Shock in an Intercluster Filament in Abell 98, The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac86d4
Gabriella E. Alvarez et al, Suzaku Observations of the Cluster Outskirts and Intercluster Filament in the Triple Merger Cluster Abell 98. arXiv:2206.08430v1 [astro-ph.CO], arxiv.org/abs/2206.08430
Zdroj: Chandra X-ray Center / Phys.org
Poznámka PH: Nicméně, temnou hmotu takto asi ze světa nesprovodíme. Nakonec její potřeba vychází z chování galaxií. Více hmoty potřebujeme v samotných galaxiích nebo jejich blízkém okolí (galaktické halo), nikoliv v nedozírných mezigalaktických prostorech.
Pokud vím, tak tato mezigalaktická hmota už je do inventáře běžné hmoty započítaná, i když nebyla přímo prozorovaná, a tato pozorování z nedávné doby jen potvrzují, že modely, podle kterých byla započítána, jsou víceméně správné. Takže takto temnou hmotu neobjevíme.
Jinak jedním z hlavních argumentů pro existenci temné hmoty odlišné od běžné hmoty je spektrum reliktního záření. Velmi zjednodušeně řečeno, poměr mezi velikostí prvního a druhého maxima ve spektru zhruba odpovída poměru mezi vší hmotou ve Versmíru a běžnou hmotou.