Simulace ukazuje, že temná hmota a nejstarší hvězdy ve vesmíru mají společné charakteristiky

05. 02. 2018

Temná hmota Hvězdy Gaia

Rychlost temné hmoty by mohla pomoci odpovědět na otázky o tomto zatím tajemném fenoménu, který vznikl, aby vysvětlil rotaci galaxií pozorovanou ve vesmíru. Přímá detekce na Zemi zatím nepřinesla žádná konkrétní pozorování, a tak astronomové obrátili svou pozornost ke hvězdám. S pomocí počítačové simulace zkoušeli, které hvězdy se svým pohybem dají srovnat s temnou hmotou. Výsledek napovídá, že nejstarší hvězdy ve vesmíru jsou hledaným tachometrem.

Temná hmota

je ve vesmíru rozložena ve struktuře vláken a shluků. V místech její větší koncentrace dochází i ke shlukování běžné hmoty, na těchto místech pak může dojít ke vzniku galaxie. Obrázek je kompozicí několika fotografií vesmírného teleskopu Herschel, na kterém je zobrazen vesmír starý zhruba 3 miliardy let.

Image credit:

Temnou hmotu se daří pozorovat pouze na chování celých galaxií. Konkrétně jejich rotace je příliš rychlá na to, aby mohla být vysvětlena existencí běžné hmoty uvnitř galaxie. Z těchto pozorování vznikají různé indicie o rozložené temné hmoty ve vesmíru. S pomocí simulace Eris, se pokoušeli vědci Jonah Herzog-Arbeitman, Mariangela Lisanti, Piero Madau a Lina Necib zjistit, zda některé ze známých druhů hvězd nebudou mít podobné chování jako temná hmota.

Nejblíže se chování temné hmoty přibližují hvězdy s velmi nízkou metalicitou, tedy obsahem těžších prvků, které vznikají v supernovách. Pomocí obsahu těžších prvků ve hvězdách určují fyzikové jejich stáří, respektive epochu vývoje vesmíru, ve které vznikly. Hvězdy s nízkou metalicitou podle této teorie vznikly v raném vesmíru, kdy supernovy ještě nestihly vytvořit velké množství těžkých prvků.

Výsledky dávají vědcům smysl, lze očekávat že nejstarší hvězdy i temná hmota vznikly velmi dávno a v podobných podmínkách, mají tedy určité charakteristiky, které jsou si podobné. Jde však zatím pouze o simulaci, která nebyla potvrzena v reálném světe, k tomu je potřeba větší množství dat, které zatím není k dispozici. Pomoci by mohla mise GAIA Evropské vesmírné agentury, která mapuje vesmír v zatím bezprecedentním měřítku.

Temná hmota

Temná hmota je koncept, který vysvětluje příliš rychlou rotaci galaxií. Temnou hmotu není možné pozorovat pomocí elektromagnetického záření ale pouze podle jejího gravitačního vlivu na své okolí. Podle vědců tvoří temná hmota 23 % hmoty ve vesmíru, temná energie, zodpovědná za příliš rychlé rozpínání vesmíru tvoří 73 % a zbylá 4 % patří běžné baryonové hmotě, kterou lze pozorovat běžnými teleskopy.

Existence temné hmoty byla poprvé uvažována ve 30. letech minulého století, když astronomové Oort a Zwicky zjistili, že galaxie rotují příliš rychle na to, kolik hmoty v nich vidí. Kromě běžné hmoty má zvyšovat jejich celkovou gravitaci ještě hmota temná, nepozorovatelná prostřednictvím elektromagnetického záření.