Nová studie odhaluje jemný tanec mezi temnou hmotou a neutriny

Temná hmota tvoří podle standardního modelu většinu hmoty ve vesmíru a ze své podstaty nemůže silně interagovat se světlem. Vedla se určitá debata o tom, zda temná hmota interaguje sama se sebou, ale zatím neexistují žádné přesvědčivé důkazy, které by naznačovaly, že ano. Neutrina také silně neinteragují se světlem. Technicky vzato neutrina splňují podmínky temné hmoty, ale částice neutrin se pohybují tak rychle, že se jedná o horkou formu temné hmoty. Pozorovací důkazy, které máme pro temnou hmotu, však naznačují, že je studená. Neutrina tedy nejsou temnou hmotou, kterou hledáme.

Vzhledem k tomu, že ani neutrina, ani studená temná hmota silně neinteragují s hmotou, neexistuje mnoho důkazů o jejich vzájemné interakci. Nová studie však tvrdí, že k ní dochází. Autoři dokonce naznačují, že by tyto interakce pomohly vyřešit problém Hubbleova napětí.

Studie se zabývala jevem známým jako „kosmický střih“. Jedná se o jemné zkreslení ve způsobu, jakým galaxie gravitačně čočkují (tj. zesilují) vzdálené světlo. Pokud by galaxie byla dokonale sférická, pak by čočkování vzdálených objektů bylo kruhové. Protože však galaxie nejsou dokonale kruhové, čočkované světlo je zkreslené. Pro jednotlivou galaxii to mnoho neznamená, ale galaxie v rámci velké struktury galaxií mají vnitřní uspořádání, což dává objektům s čočkovaným tvarem mírné uspořádání neboli střih. Prováděním rozsáhlých průzkumů gravitačně čočkovaných galaxií můžeme měřit kosmický střih a porozumět rozsáhlé struktuře vesmíru.

Klíčové je, že pokud by neutrina a temná hmota interagovaly, ovlivnilo by to rozsáhlé struktury galaktických kup a prázdnot, což by ovlivnilo naše měření kosmického střihu. Autoři s využitím dat o kosmickém střihu shromážděných v rámci tříletého průzkumu temné energie, který shromažďoval dalekohled Blanco v severní Chile, zjistili úroveň interakce přibližně 1 díl z 10 000. I když to naznačuje, že mezi těmito dvěma interakcemi střih existuje, statistická významnost jejich výsledku je pouze 3σ, což není dostatečně silné, aby to bylo považováno za důkaz.

Budoucí průzkumy kosmického střihu, jako například ty, které lze provádět s daty z observatoře Vera Rubin, brzy umožní týmu zúžit okruh výzkumu. Pokud nová pozorování potvrdí jejich výsledky, budeme muset znovu prozkoumat náš standardní kosmologický model. Je ale také možné, že data neobstojí a tato myšlenka se připojí k množství dalších, které nám dávají možnosti, ale žádné odpovědi. Prozatím temná záhada pokračuje.

Kosmický střih (cosmic shear) je jev, kdy gravitace obrovských struktur ve vesmíru (jako jsou kupy galaxií) deformuje obraz vzdálených galaxií, což způsobuje jejich přechodné, malé, ale systematické zkreslení tvaru (tzv. slabé gravitační čočkování) – to nám umožňuje mapovat rozložení temné hmoty, která čočky tvoří, i tam, kde není vidět. Astronomové měří tuto deformaci v obrazech z teleskopů (jako je například LSST), aby porozuměli evoluci vesmíru a temné energie.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/a-new-study-finds-a-subtle-dance-between-dark-matter-and-neutrinos

autor: František Martinek