Když vznikl vesmír, začala se tvořit hmota. Postupně se z ní vytvářela dnes dobře známá tělesa – planety, hvězdy a galaxie. Přestože hmota tvoří jen minimální část kosmu, je důležitá k pochopení toho, jaké byly síly, které formovaly jeho vývoj. Právě proto se vědci pokoušejí vytvářet mapy kosmické hmoty.
Vědci vytvořili nejpřesnější mapu hmoty ve vesmíru. Naznačuje, že v současném modelu je něco špatně
Zatím nejpřesnější mapu hmoty v kosmu vytvořila skupina fyziků z Chicagské univerzity a Fermiho národní urychlovačové laboratoře. Zveřejnila jedno z nejdetailnějších měření, které kdy bylo provedeno a které ukazuje, jak je hmota v dnešním vesmíru rozložena.
Na analýze se podílelo více než 150 vědců a vyšla 31. ledna v časopise Physical Review D jako soubor tří článků. Vědci v ní spojili data ze dvou velkých teleskopických průzkumů vesmíru, a to z výzkumu temné energie a z antarktického dalekohledu South Pole Telescope.
Z analýzy mimo jiné vyplývá, že hmota není tak „shlukovitá“, jak modely předpokládaly na základě současného nejlepšího modelu vesmíru. Podle autorů to je další sbírka důkazů o tom, že v našem stávajícím standardním modelu vesmíru může něco chybět. Něco velmi důležitého.
Cesta hmoty vesmírem
Poté, co během několika velmi horkých a intenzivních okamžiků Velký třesk vytvořil veškerou hmotu ve vesmíru, začala se tato hmota šířit tímto novým kosmem. Přitom se ochlazovala a současně shlukovala. To, jak se tyto shluky tvořily, je pro astrofyziky nesmírně důležité. Když zjistí co nejpřesnější rozložení této matérie v prostoru, mohou se začít dívat směrem do minulosti a rekonstruovat, co se přitom dělo a jaké síly musely být ve hře.
Jenže získat takovou mapu je nesmírně náročné. Prvním krokem je shromáždění obrovského množství dat pomocí teleskopů. V této studii vědci zkombinovali data ze dvou velmi odlišných teleskopických průzkumů: Dark Energy Survey, který zkoumal oblohu po dobu šesti let z vrcholku hory v Chile, a teleskopem South Pole Telescope, který hledá slabé stopy záření, které stále putují po obloze z prvních okamžiků vesmíru.
Překrytím map oblohy z teleskopu Dark Energy Survey (vlevo) a z teleskopu na jižním pólu (vpravo) mohl tým sestavit mapu rozložení hmoty – což je klíčové pro pochopení sil, které formují vesmír
Kombinace dvou různých metod pozorování oblohy snižuje pravděpodobnost, že výsledky budou zkresleny chybou v jedné z forem měření. „Funguje to jako jakási křížová kontrola, takže se z toho stává mnohem robustnější měření, než kdybychom použili jen jednu nebo druhou metodu,“ řekla astrofyzička z Chicagské univerzity Chihway Chang, jedna z hlavních autorů studií.
V obou případech analýza využila jev známý jako „gravitační čočkování“. Ten funguje tak, že světlo se při cestě vesmírem může mírně ohýbat, když prochází kolem objektů s velkou gravitací, jako jsou galaxie.
Tato metoda tedy zachycuje jak běžnou, tak temnou hmotu – záhadnou formu hmoty, která je vizuálně neviditelná, ale věda o ní ví díky tomu, jak působí na běžnou hmotu pomocí gravitace. Temná hmota je přitom vlastně pro poznání kosmu důležitější: tvoří asi 27 procent hmoty v kosmu, zatímco ta běžná pouze pět procent. „Zbytek“ je pak tvořený ještě záhadnější a podivnější matérií – temnou energií, jež má na svědomí celých 68 procent vesmíru.
Trhliny
Důslednou analýzou těchto dvou souborů dat mohli vědci odvodit, kde se veškerá hmota ve vesmíru ocitla. Podle autorů je to přesnější než předchozí měření, což znamená, že v porovnání s předchozími analýzami se zužují možnosti, kde tato hmota skončila. Většina výsledků dokonale odpovídá v současnosti uznávané nejlepší teorii vesmíru. Ale některé jsou problematické: vědci totiž našli data, která naznačují v současném modelu trhliny, jež už v minulosti naznačily i jiné analýzy.
„Zdá se, že v současném vesmíru je o něco méně nepravidelností, než bychom předpokládali na základně našeho standardního kosmologického modelu, který vychází z podoby kosmu v době jeho vzniku,“ řekl spoluautor analýzy a astrofyzik z Havajské univerzity Eric Baxter.
To podle něj znamená, že pokud vytvoříme model zahrnující všechny v současnosti uznávané fyzikální zákony, pak vezmeme údaje z počátku vesmíru a podle nich vytvoříme model současného vesmíru, tak výsledky vypadají poněkud jinak než to, co kolem sebe dnes skutečně měříme.
Pokud budou další studie přinášet podobné výsledky, mohlo by to podle vědců znamenat, že v našem stávajícím modelu vesmíru něco chybí, ale výsledky zatím nedosahují statistické úrovně, kterou odborníci považují za neprůstřelnou.