Sciencemag.cz
Doporučujeme
Mezinárodní tým vědců vedený Leibnizovým institutem pro astrofyziku v Postupimi (AIP) se zaměřil na desetiletí diskutovanou otázku, proč se galaxie otáčejí rychleji, než se očekávalo, a zda je toto chování způsobeno neviditelnou temnou hmotou nebo kolapsem gravitace v kosmickém měřítku.
Studie analyzovala data o rychlosti hvězd z 12 nejmenších a nejslabších galaxií ve vesmíru, aby otestovala konkurenční teorie. Autoři došli k závěru, že vnitřní gravitační pole galaxií nelze vysvětlit pouze viditelnou hmotou a že předpovědi MOND (modifikované newtonovské dynamiky – s matematickou úpravou gravitačního zákona, která dává odlišné výsledky pro velké vzdálenosti) nedokážou reprodukovat pozorované chování. Poté porovnali své výsledky s teoretickými modely, které předpokládají, že galaxie jsou obklopeny masivními halo temné hmoty. Modely temné hmoty, simulované na britském národním superpočítačovém zařízení DiRAC, poskytly mnohem lepší shodu s daty.
Hlavní autorka studie Mariana Júlio z AIP uvedla: „Nejmenší trpasličí galaxie jsou již dlouho v rozporu s předpověďmi MOND, ale tento rozpor šel dosud vysvětlit nejistotami měření nebo úpravou teorie MOND. Nám se ale poprvé podařilo určit gravitační zrychlení hvězd v nejslabších galaxiích v různých poloměrech a odhalit podrobně jejich vnitřní dynamiku. Jak pozorování, tak naše simulace ukazují, že jejich gravitační pole nelze určit pouze na základě jejich viditelné hmoty, což je v rozporu s předpověďmi modifikované gravitace. Tento objev posiluje potřebu temné hmoty.“
Studie rovněž zpochybňuje jeden dlouhodobý předpoklad o chování galaxií. Astronomové dlouho věřili, že existuje jednoduchá souvislost mezi množstvím viditelné hmoty v galaxii a silou gravitačního pole, které vytváří (tav. radial acceleration relation, vztah radiálního zrychleni). Zatímco tento vztah stále platí pro větší systémy, nová studie ukazuje, že v nejmenších galaxiích začíná selhávat.
„Naše nová studie zcela mění situaci, protože využívá lepší data a hlubší analýzu k odvození skutečných radiálně rozlišených profilů trpasličích galaxií,“ tvrdí spoluautor studie Marcel Pawlowski. „Naše výsledky potvrzují dřívější podezření, že trpasličí galaxie se nechovají podle očekávání odvozených od těch hmotnějších. Neodpovídají extrapolovanému vztahu radiálního zrychlení, ale vykazují větší zrychlení, nebo – v případě temné hmoty – větší podíl chybějící hmoty.“
V některých pozorovaných případech může stejné množství viditelné hmoty vyvolat různé gravitační zrychlení, což naznačuje, že chování ovlivňuje další neviditelný faktor – s největší pravděpodobností temná hmota. Teorie MOND – alespoň ty, které byly dosud navrženy – naproti tomu vyžadují, aby gravitační pole bylo určeno pouze tím, co vidíme. Tak to podle nové studie nefunguje.
Podstatu samotné temné hmoty nové výsledky nijak nenaznačují.
Mariana P. Júlio et al, The radial acceleration relation at the EDGE of galaxy formation: testing its universality in low-mass dwarf galaxies, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2510.06905
Zdroj: Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam / Phys.org, přeloženo / zkráceno
