Astronomové objevili galaxii bez temné hmoty. Odporuje to všem modelům kosmu

Jednou z největších záhad astronomie a astrofyziky je temná hmota. Měla by být v kosmu prakticky všudypřítomná, ale zatím se nedá rozpoznat – vědci jen dokáží poznat, že se v kosmu nachází a kde, ale neumí popsat, z čeho se skládá. Teď se tato záhada ještě prohlubuje. Mezinárodní tým astronomů pod vedením nizozemských vědců totiž v galaxii AGC 114905 b nenašel vůbec žádné stopy temné hmoty, přestože vědci provedli podrobná měření pomocí nejmodernějších teleskopů.

Galaxie AGC 114905
Zdroj: Royal Astronomical Society Autor: Javier Román & Pavel Mancera Piña

Když Pavel Mancera Piña z univerzity v Groningenu a jeho kolegové objevili šest galaxií s malým nebo žádným množstvím temné hmoty, poradili jim jejich kolegové: „Změřte to znovu, uvidíte, že kolem té vaší galaxie temná hmota bude“. Jenže nebyla – i po čtyřiceti hodinách podrobných pozorování pomocí soustavy Very Large Array v Novém Mexiku byly výsledky pořád stejné. V jedné z galaxií se temné hmoty nenašla ani špetka.

Zmíněná galaxie AGC 114905 se nachází ve vzdálenosti asi 250 milionů světelných let od Země. Je zařazená mezi ultrarozptýlené trpasličí galaxie – výraz trpasličí přitom neoznačuje její velikost, ale to, jak málo světla vydává. Galaxie je ve skutečnosti přibližně stejně velká jako Mléčná dráha, ale obsahuje tisíckrát méně hvězd, proto vydává tak málo světla.

Že v ní přístroje nedetekovaly žádnou temnou hmotu, je překvapivé, protože mezi astronomy převládá představa, že všechny galaxie mohou existovat pouze tehdy, pokud je drží pohromadě neviditelná temná hmota.

Jak hledat temnou hmotu

Vědci shromažďovali data o rotaci plynu v galaxii AGC 114905 po dobu přibližně 40 hodin od července do října 2020 pomocí dalekohledu Very Large Array. Pak v těchto datech hledali anomálie, které dokazují přítomnost temné hmoty – pozná se to podle rychlosti rotace v ramenech galaxie. A právě tato měření ukázala, že pohyby plynu v galaxii AGC 114905 jde úplně vysvětlit pouze normální hmotou. A to znamená, že v této galaxii není černá hmota vůbec přítomná.

„To odpovídá našim prvním měřením a je to výsledek, ve který jsme doufali,“ raduje se Pavel Mancera Piña. „Teď ale musíme vyřešit jiný problém: teorie předpovídá, že v AGC 114905 musí být temná hmota, ale naše pozorování říkají, že tam není. Ve skutečnosti se rozdíl mezi teorií a pozorováním jen zvětšuje.“

Ve studii, která vyšla v odborném časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society autoři postupně prošli všechna možná vysvětlení, která by alespoň teoreticky připadala v úvahu – například úvahu, že by AGC 114905 mohla být o temnou hmotu „okradena“ většími a hmotnějšími galaxiemi v blízkém okolí. Piña vysvětluje: „Jenže žádné takové vysvětlení neexistuje. V nejuznávanějším modelu vzniku galaxií, takzvaném modelu studené temné hmoty, bychom museli zavést zcela extrémní hodnoty parametrů, které jsou úplně mimo normální čísla. Ani alternativní modely nevysvětlují chybějící temnou hmotu uvnitř galaxie.“

Potřebuje fyzika nový model?

Vědci začali současně detailně zkoumat další ultrarozptýlenou trpasličí galaxii, která patří mezi „podezřelé“. Pokud ani v této galaxii nezpozorují žádné stopy po temné hmotě, bude to ještě silnější argument pro existenci galaxie bez temné hmoty.

Výzkum Mancera Piña a jeho kolegů navíc není ojedinělým případem, už dříve například Američan nizozemského původu Pieter van Dokkum z Yale objevil galaxii, v níž se temná hmota téměř nevyskytuje. Techniky a měření Mancery Piña a jeho kolegů jsou ale mnohem kvalitnější a výsledky tedy přesvědčivější. Téma temné hmoty se tedy stává ještě zapeklitějším problémem, než bylo doposud.