První počítačová simulace, která ukazuje vznik galaxií bez temné hmoty

11. 02. 2020

Temná hmota Galaxie Česká republika

Vědcům z univerzit v Praze, Bonnu a Štrasburgu se podařilo vytvořit první počítačovou simulaci, ve které vznikají galaxie bez přítomnosti temné hmoty. Temná hmota má být podle teorií zodpovědná mimo jiné za prvotní shlukování hmoty po velkém třesku, které vedlo ke vzniku prvních galaxií. Nicméně stále neexistuje přímý důkaz její existence a někteří vědci se pokouší vysvětlit pozorované chování vesmíru jinými cestami.

Galaxie, rozložení hmoty v simulaci

1,5 miliardy let po začátku simulace. Tečky znázorňují mladé hvězdy a růžová barva oblaka plynů.

Image credit: AG Kroupa/Uni Bonn

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.

Ve svých simulacích vědci využili teorie MOND (MOdified Newtonian Dynamic), podle které je gravitace výrazně silnější při nízkém zrychlení. Podobně jako v případě temné hmoty jde zatím jen o teorii, se kterou přišel v roce 1982 izraelský fyzik Mordehai Milgrom. 



Nové simulace nyní poprvé ukazují, že i ve vesmíru bez temné hmoty a s touto modifikovanou gravitací by mohly vznikat galaxie jaké vidíme v dnešním vesmíru kolem nás. V počítačovém modelu vznikly galaxie téměř všech možných tvarů jaké dnes astronomové ve vesmíru pozorují. 

Ne všechny aspekty simulovaného vesmíru však odpovídají realitě a sami autoři upozorňují, že jde pouze o první krok v rozsáhlejším výzkumu. V dalších krocích chtějí vědci zpřesnit původní podmínky rozložení hmoty v raném vesmíru a opakovat simulace s přidám nových komplexnějších vlivů.

Na tomto výzkumu se podílel také doktor Pavel Kroupa z Karlovy Univerzity a University of Bonn.