Sciencemag.cz
Doporučujeme
Astronomové sčítající veškerou běžnou hmotu (hvězdy, další hmotu v galaxiích, plyn mezi galaxiemi…) v dnešním vesmíru docházeli dosud k rozpačitému závěru: více než polovina normální hmoty – tedy polovina z 15 % hmoty vesmíru, která není temnou hmotou – totiž chybí. Hvězd a plynu, které vidíme, je málo.
Nová měření však zřejmě našla tuto chybějící hmotu v podobě velmi rozptýleného a (pro dosavadní pozorování) neviditelného ionizovaného vodíkového plynu, který tvoří halo kolem galaxií a je nafouklejší a rozsáhlejší, než se vědci dosud domnívali.
Tato zjištění nejenže zmírňují rozpor mezi dosavadním astronomickými pozorováními a nejlepším, osvědčeným modelem vývoje vesmíru od velkého třesku, ale také naznačují, že masivní černé díry v centrech galaxií jsou aktivnější, než se předpokládalo. Plyn vyvrhují mnohem dále od galaktického centra, podle nové studie asi pětkrát dále oproti dřívějším předpokladům.
Na nové studii (publikované dosud jen na preprintovém serveru arXiv) se podílelo 75 vědců z institucí po celém světě.
Pouze asi 7 % normální hmoty tvoří hvězdy, zatímco zbytek je ve formě neviditelného vodíkového plynu – většinou ionizovaného – v galaxiích a vláknech, která spojují galaxie do jakési kosmické sítě. Ionizovaný plyn a s ním spojené elektrony, které jsou v této síti vláken rozprostřeny, se označují jako teplé a horké mezigalaktické prostředí. Je příliš chladné a příliš rozptýlené na to, abychom je mohli pozorovat obvyklými technikami. V nové práci vědci odhadli rozložení ionizovaného vodíku v okolí galaxií tak, že poskládali snímky přibližně 7 milionů galaxií – všechny ve vzdálenosti asi 8 miliard světelných let od Země – a změřili mírné ztmavení nebo zjasnění kosmického mikrovlnného pozadí způsobené rozptylem záření elektrony v ionizovaném plynu. Kosmické mikrovlnné pozadí bylo tedy použito jako „podsvícení“, díky němuž šlo uvidět, kde se nachází plyn.
Použité snímky galaxií byly pořízeny přístrojem DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) na Mayallově čtyřmetrovém teleskopu na Kitt Peak National Observatory v Tucsonu v Arizoně. Měření kosmického mikrovlnného pozadí (CMB) v okolí těchto galaxií provedl dalekohled Atacama Cosmology Telescope (ACT) v Chile ještě před svým vyřazením z provozu v roce 2022. Jedná se o dosud nejpřesnější měření CMB.
Astronomové se obecně domnívali, že masivní černé díry v centrech galaxií vypuzují plyn ve formě výtrysků materiálu pouze v době svého formování, kdy centrální černá díra pohlcuje plyn a hvězdy a produkuje velké množství záření. Díky tomu fungují jako tzv. aktivní galaktická jádra (AGN, kvasary).
Pokud, jak naznačuje nová studie, je ionizované vodíkové halo kolem galaxií rozptýlenější, ale také rozsáhlejší, než se předpokládalo, znamená to, že centrální černé díry mohou být ve skutečnosti aktivní i v jiných obdobích svého života.
Viz také: Překvapivé probuzení obří černé díry mate astronomy – a jak to souvisí s gravitačními vlnami
Jak praví průvodní tisková zpráva University of California v Berkeley, identifikace chybějící baryonové hmoty má také důsledky pro další vývoj vesmíru. Vypuzování plynu z jader masivních galaxií například zpochybňuje předpoklad, že plyn následuje temnou hmotu. Podcenění tohoto vypuzování plynu může vnést nesrovnalosti do kosmologických modelů, zatímco nové výsledky mohou ve skutečnosti vyřešit některé otázky/problémy týkající se hrudkovitosti vesmíru.
Mapa kosmického mikrovlnného záření pozadí získaná pomocí dalekohledu Atacama Cosmology Telescope. Dva kruhy zvýrazňují místa, kde ionizovaný vodíkový plyn rozptýlil záření a zanechal tak stopu, kterou lze použít k odhadu množství plynu obklopujícího galaxie. Kredit: ACT; Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2017). DOI: 10.1088/1475-7516/2017/06/031
B. Hadzhiyska et al, Evidence for large baryonic feedback at low and intermediate redshifts from kinematic Sunyaev-Zel’dovich observations with ACT and DESI photometric galaxies, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2407.07152
Zdroj: University of California – Berkeley / přeloženo / zkráceno
Poznámka PH: Čistě základní úvaha, od které se vše odvíjí: neviděli jsme část normální, baryonové hmoty. Jak tedy odlišíme, co vysvětlíme baryonovou hmotou a co temnou hmotou? Původní tisková zpráva naznačuje, že celkové množství baryonové hmoty lze odvozovat nějak kosmologicky, „kolik mělo být vytvořeno při velkém třesku…“.
Stále existuje ve vesmíru velké množství nevyužitých baryonů po třesku, které aktivně tvoří nové a nové částice, důsledkem nekonečného slučování těchto forem je mezihvězdný vodík jako využitelný stavební prvek protohvězd.
Ovšem temná hmota a temná energie nemusí být jen právě hmota jako taková, s reálnou přeměnou v energii. Může to být uvědomělá reakce vesmíru nad úrovní 3D.