Žádná černá hmota, ale podivné nehmotné struktury. Fyzik navrhuje nový model kosmu

Americký astrofyzik přišel s možným vysvětlením záhadné temné hmoty. Vesmír by se podle něj obešel i bez ní – ale potřebuje ještě podivnější objekty.

Gravitace je jednou z nejpodivnějších sil ve vesmíru. Je nesmírně slabá, ale současně má největší dosah. Na rozdíl od ostatních sil není spojená s žádnými existujícími částicemi – podle teorie relativity je vlastně zakřivením prostoru, který kolem sebe ohýbají hmotné předměty a energie.

S gravitací je přímo propojená ještě jedna záhada: existence temné hmoty. Ta by měla v kosmu tvořit více hmotnosti než ta klasická, z níž je stvořené všechno známé – ale je neviditelná. Pro fyziku stále zůstává podobně neznámou jako před sto lety, kdy ji poprvé jako koncept navrhl nizozemský astronom Jan Oort. Tehdy se pomocí temné hmoty pokoušel vysvětlil takzvanou chybějící hmotu.

Kde a komu chybí? Fyzikům. Když počítali rychlost rotace galaxií, zjistili, že pokud by měly dosahovat takového tempa, jaké je naměřené, muselo by v nich být mnohem více hmoty, než tam podle měření je. A také další pozorování naznačují, že v kosmu je nějaká zvláštní hmota s velkou hmotností, kterou ale přístroje nevidí. Podle posledních zjištění je jí asi 23 procent (ještě víc hmotnosti kosmu tvoří ještě záhadnější temná energie, až 73 procent).

  • Temná hmota či skrytá hmota nebo též skrytá látka je označení hypotetické formy hmoty, jejíž existence by vysvětlovala nesrovnalosti mezi některými skutečně pozorovanými a vypočítanými hodnotami z modelů.
  • O povaze chybějící hmoty existuje množství teorií, většina z nich se shoduje na faktu, že ji lze ve vesmíru pozorovat jen díky jejímu gravitačnímu vlivu na okolní objekty tvořené běžnou „svítící“ hmotou, ale sama elektromagnetické záření neemituje. Odtud její označení temná hmota.

Jenže spoustě fyziků vysvětlení temnou hmotou nestačí – smířit se s existencí něčeho, co nelze přímo pozorovat, je pro ně nedostatečně popsané. A tak přicházejí s různými alternativami, které se pokoušejí temné hmoty více či méně elegantně zbavit.

Jednu z nich nabídl Richard Lieu z Alabamské univerzity v Huntsville, který vydal v odborném žurnálu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society článek, který poprvé ukazuje, jak může gravitace existovat bez hmoty. Přichází tak s alternativní teorií, která by mohla potenciálně zmírnit potřebu temné hmoty. Uvedl přitom, že jeho snaha byla motivovaná hlavně osobní frustrací ze současného stavu, „konkrétně z představy existence temné hmoty, přestože nám už celé století chybí jakýkoli přímý důkaz.“

Záhada přebytečné gravitace

Vědec se domnívá, že gravitace „navíc“, která se ve standardním modelu vysvětluje právě jako temná hmota, by mohla být způsobena „koncentrovanými soubory topologických defektů podobných skořápkám“. Ty by se měly vyskytovat v celém vesmíru a měly by pocházet z doby velmi mladého vesmíru. Tehdy se v takzvaném fázovém přechodu skokově změnil celkový stav hmoty v kosmu – velmi zjednodušeně to lze přirovnat k něčemu, jako kdyby se veškerá voda změnila v páru.

„V současné době není jasné, jaká přesná forma fázového přechodu ve vesmíru mohla dát vzniknout topologickým defektům tohoto druhu,“ připouští Lieu.

A jak si představit ony výše zmíněné „topologické jevy“? Podle astrofyzika by to měly být velmi kompaktní oblasti vesmíru s velmi vysokou hustotou hmoty – v podobě jakýchsi kosmických strun.

Když jsou to objekty, měly by mít hmotnost. Proč tedy mluví Lieu o tom, že gravitace může existovat bez hmotnosti? Tyto relikty z minulosti vesmíru totiž podle něj mají neobvyklou vlastnost: „Skládají se z tenké vnitřní vrstvy s kladnou hmotností a z vnější vrstvy se zápornou hmotností; celková hmotnost obou vrstev – což je vše, co by se dalo změřit – je tedy přesně nulová. Když se poblíž těchto objektů nachází nějaká hvězda, tak na ni působí silná gravitační síla z vnějšího povrchu.“

Protože gravitační síla je v podstatě deformací samotného časoprostoru, umožňuje všem objektům vzájemně na sebe působit, ať už mají hmotnost, nebo ne. Bylo například potvrzeno, že dokonce i bezhmotné fotony pociťují gravitační účinky astronomických objektů.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Bilance: Zemědělská půda kvůli degradaci nezachytává vodu, prohlubuje tak sucho

Česká zemědělská půda dokáže průměrně zadržet pouhých 60 procent vody, kterou by zachytávala, kdyby byla zcela zdravá. Potýká se s dopady dlouhodobého průmyslového hospodaření, úbytkem organické hmoty a narušením své přirozené struktury. Data vychází z údajů Výzkumného ústavu monitoringu a ochrany půdy a expertů, které oslovil reportážní pořad ČT Bilance. Zlepšit kvalitu půdy i retenční potenciál může takzvané regenerativní hospodaření, které ale zatím vláda nepodporuje.
před 46 mminutami

Kulturou proti depresi. Ústav duševního zdraví plánuje Umění na předpis

Národní ústav duševního zdraví (NUDZ) zakládá platformu, která má prostřednictvím kultury pomáhat s prevencí deprese a úzkosti. Po počátečním mapování by měla vzniknout síť propojující už existující kulturní instituce jako galerie, muzea či knihovny, kde lidé mohou například společně tvořit, tančit, zpívat a podobně. Cílem je aktivní zapojení lidí, nikoliv pouze „expozice“ kultuře. V další fázi má nová Národní platforma prevence kulturou propojit kulturní sítě se zdravotními, sociálními a školskými službami.
před 2 hhodinami

Před sto lety vstoupili do československé vlády Němci. Historik: Pozitivní dopady cítíme dodnes

Doba první republiky se mnohdy považuje za čas soupeření mezi Čechy a Němci. Po většinu její existence se ale německá menšina aktivně podílela na vládnutí. Klíčovým dnem se stal 13. říjen 1926, kdy byla jmenována československá vláda, v níž byli i dva němečtí ministři. Jak se to stalo, vysvětluje historik Jaroslav Šebek.
před 3 hhodinami

Plodiny za půl století ztratily půlku nutriční hodnoty, varuje zpráva

Moderní zemědělství dokáže sice vyprodukovat obrovské množství potravin, ale jejich kvalita už není, co bývala. Potvrzují to tvrdá data, která shromáždili autoři zprávy, již vydal think tank Deep Science Ventures. Podle dokumentu mají základní plodiny jako pšenice, jablka a mrkve v současné době asi o polovinu nižší nutriční hodnotu než mívaly v 60. letech minulého století. Příčinou je hlavně dramatický pokles v kvalitě půdy – rostliny z ní už nejsou schopné získávat tolik zdrojů jako v minulosti.
před 4 hhodinami

Nobelovu cenu za ekonomii získali Robert E. Hall a Michael Woodford

Královská švédská akademie věd v pondělí oznámila nové nositele Nobelovy ceny za ekonomii. Stali se jimi Robert E. Hall a Michael Woodford. Ocenění získali za „mikroekonomické základy makroekonomické stabilizace“, oznámila akademie. Skončilo tak vyhlašování letošních laureátů tohoto prestižního ocenění po týdnu, kdy byli postupně zveřejňováni držitelé Nobelovy ceny za lékařství, fyziku, chemii, literaturu a mír.
včeraAktualizovánopřed 19 hhodinami

Pokroky v AI přivádějí matematiky do „existenční krize“

V posledních měsících dosáhly nekomerční modely umělé inteligence (AI) významného pokroku v matematice a jejich tvůrci tvrdí, že vyřešily stovky dosud nevyřešených problémů. To vyvolalo řadu otázek v celosvětové vědecké komunitě.
před 20 hhodinami

Drobné dary, velké dopady. Studie popsala, jak lékaře ovlivňují farmaceutické firmy

Lékaři se často setkávají s nejrůznějšími dárky od firem, které podnikají v lékovém průmyslu. Vědci teď prostudovali všechny dostupné důkazy, aby zjistili, jak moc se to projevuje na předepisování léků.
před 22 hhodinami

Vítězné video v prestižní soutěži vytvořila AI. Organizátoři změnili žebříček

Podvod. To bylo slovo, které se často opakovalo v komentářích, jakmile byly zveřejněny výsledky soutěže Nikon Small World in Motion. Experti upozorňovali, že pohyby na vítězném videu nejsou přirozené, neodpovídají jejich zkušenostem, a naopak působí, jako by ho vytvořila umělá inteligence (AI). Po upozornění ze strany vědců organizátoři vítězné video stáhli.
před 22 hhodinami

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.