Stratená hmota
Valentín Korinek - 2020-07-06



Polovica bežnej hmoty (baryónovej) nám doposiaľ v našom modeli vesmíru chýbala. Možno sme ju našli. Zdá sa, že dlho hľadaná hmota sa skrýva v medzerách medzi galaxiami.

Pozorovania krátkych rádiových zábleskov z iných galaxií, ktoré detegoval  *ASKAP (na obrázku), naznačujú, že všetka „chýbajúca hmota“ vesmíru sa skrýva v medzigalaktickom priestore. (CSIRO, Alex Cherney)

Astronómovia urobili nové „sčítanie hmoty“ vo vesmíre tak, že skúmali, ako sú rádiové záblesky z iných galaxií, ktoré sa nazývajú rýchle rádiové vzplanutia, (FRB. Sú to krátke a silné  vzplanutia rádiových vĺn z hlbokého vesmíru ) deformované časticami na ich ceste k Zemi. Táto analýza ukazuje, že približne polovica bežnej hmoty vo vesmíre, ktorej pozorovanie či detekcia nám posledných niekoľko desaťročí takpovediac utekala medzi prstami, sa skrýva práve v medzigalaktickom priestore.

Záhada zmiznutej hmoty kozmológov znepokojuje už asi 20 rokov. Tento nepolapiteľný materiál nie je neviditeľnou, neidentifikovanou temnou hmotou, ktorá tvorí väčšinu hmoty vo vesmíre. Je to bežná záležitosť, ktorú tvoria častice nazývané baryóny. Baryonóvá hmota je všetka detegovateľná hmota vo vesmíre a tvorí približne 5 % nášho vesmíru. Zvyšok je temná hmota 23% a temná energia 72% .

Pozorovania žiarenia v mladom vesmíre naznačujú, že práve baryóny by mali tvoriť zhruba 5 percent všetkej hmoty a energie vo vesmíre. V dnešnom vesmíre však všetko čo pozorujeme, hviezdy planéty, plyn v galaxiách a podobne, predstavujú iba asi polovicu tých 5%.

Vedci už dlho tušili, že chýbajúca hmota sa skrýva medzi galaxiami,  pozdĺž vlákien plynu naviazaného medzi klastrami galaxií v obrovskej kozmickom pavučine. (Kozmická pavučina je veľkoškálová štruktúra vesmíru.)

Nejaká intergalaktická hmota sa dá zistiť tým, že absorbuje svetlo vzdialených, veľmi jasných objektov nazývaných kvazary. Jediný spôsob, ako vykonať „inventarizáciu“ všetkých baryónov nachádzajúcich sa v intergalaktickom priestore, je pomocou spomínaných FRB zábleskov z iných galaxií, ktoré pravdepodobne vznikajú energetickou aktivitou okolo neutrónových hviezd alebo čiernych dier.

Astronómovia z Kalifornskej univerzity v Santa Cruz preskúmali päť rýchlych rádiových výbuchov z piatich galaxií, ktoré odhalil ASKAP. Pre každý FRB vedci porovnali časy príchodu rádiových vĺn rôznych frekvencií, aby sa zhodoval počet baryónov, s ktorými sa FRB na svojej ceste medzi galaktickým priestorom stretol. Následne použitím vzdialenosti medzi materskou galaxiou FRB a Mliečnej dráhy mohli astronómovia vypočítať hustotu baryónov pozdĺž tejto cesty.

Priemerná hustota hmoty medzi Mliečnou cestou a každou z piatich hostiteľských galaxií FRB vyšla na približne jeden baryón na meter kubický. Materiál v Mliečnej dráhe je asi miliónkrát taký hustý. Medzigalaktický materiál by tak mohol vysvetliť problém chýbajúcej baryónovej hmoty vo vesmíre, ktorá tvorí už spomínaných 5% celkovej hmoty v našom vesmíre.



* ASKAP - Australian Square Kilometre Array Pathfinder(ASKAP) je sústava rádioteleskopov, nachádzajúca sa na austrálskom stredozápade. ASKAP pozostáva z 36 identických parabolických antén, každá s priemerom 12 metrov, ktoré spolupracujú ako jediný prístroj s celkovou zbernou plochou približne 4000 metrov štvorcových. Preto ten názov.


 


Popis k videu:
FRB pomohli astronómom nájsť predtým nezistiteľnú bežnú hmotu. FRB sú zatiaľ najlepšími detektormi na chýbajúcu hmotu, pretože rádiové vlny sú ovplyvňované časticami, s ktorými sa stretávajú pri prechode vesmírom. Aj keď všetky rádiové vlny cestujú rovnakou rýchlosťou cez prázdny priestor, vlny s vyššou frekvenciou (fialová farba) sa pohybujú intergalaktickou hmotou rýchlejšie ako vlny s nižšou frekvenciou (červená farba). Meraním rádiových vĺn rôznych frekvencií  môžu astronómovia zistiť, koľko častíc hmoty sa FRB stretlo na svojej ceste vesmírom. To im umožnilo identifikovať chýbajúcu hmotu v temných oblastiach medzi galaxiami.