Někdo nezhasl
Ve vesmíru je víc světla, než by ho mělo být

Astronomové už mají zase další problém. V kosmu je víc ultrafialového záření než zdrojů, které ho mohou vydávat. Může za to rozpad částic temné hmoty?

Hlavní zdroj ultrafialového světla ve vesmíru jsou kvasary - prastaré galaxie, v jejichž středech si hoví olbřímí černé díry a hltají mezihvězdný plyn jako protržené. Když do nich padá, září. Vedle věkovitých kvasarů přichází UV záření i z mladých galaxií, jelikož vzniká, když se rodí nové hvězdy. Jak ultrafialové fotony putují vesmírem, narážejí do vodíkových atomů a trhají z nich elektrony. Ionizují je. Astronomové umí ionizovaný plyn najít a dopočítat z něj, kolik ultrafialového záření v celém vesmíru je. Nebo spíš kolik by ho být mělo.

Čím přesnější mají vědci přístroje, tím víc se zdá, že je něco špatně. Ultrafialového záření je nadbytek. Jako první si toho všimli Francesco Haardt z Insubriské univerzity v Itálii a Piero Madau z kalifornské univerzity. Spočítali UV záření z různých zdrojů a zjistili, že jim ho dost přebývá. Existenci problému potvrdil i zatím asi nejpodrobnější výzkum s využitím stařičkého Hubbleova vesmírného dalekohledu. Jeho výsledky zveřejnila letos v únoru skupina astronomů vedená Charlesem Danforthem z Coloradské univerzity na webu arXiv.org.

Bezproblémové mládí

Zdá se, že ultrafialového světla je ve vesmíru asi pětkrát víc, než by ho mělo být. Další skupina fyziků, tentokrát vedená Junou Kollmeierovou z Carnegieho institutu ve státě Washington, zkusila problém prozkoumat pomocí matematického modelu. Podle jeho výstupů je v současném vesmíru dokonce pětkrát víc UV záření, než by se dalo čekat. Nebylo to tak ale vždycky. Když byl vesmír ještě mladý, všechno sedělo. Přebytečné záření muselo začít přibývat až s věkem.

Pokud je to tak, musí existovat nějaký proces, který vesmír dodatečnými ultrafialovými fotony přifukuje. Jedním z takových dějů by mohl být rozpad částic temné hmoty. Na tu by mělo podle současných odhadů připadat 84,5 procenta veškeré hmoty ve vesmíru. Nezáří a ani neabsorbuje světlo. Že je skutečná, zatím vědci soudí jen z výpočtů jejího gravitačního působení na hmotu, která svítí.

Z čeho by temná hmota mohla být, nemá zatím nikdo tušení. Jedněmi z hypotetických kandidátů jsou takzvané slabě interagující hmotné částice, většinou označované jen anglickou zkratkou WIMP (= Weakly Interacting Massive Particles).

Spásná temná hmota

Sousloví "slabě interagující" neznamená, že by byly nějak nedokonalé. Ve vesmíru jsou čtyři základní síly, jimiž na sebe mohou různá tělesa působit. Většina lidí zná jen dvě z nich: gravitaci a elektromagnetickou. Tyhle dvě síly působí na nekonečné vzdálenosti a dají se pozorovat ve velkých rozměrech, v nichž žijeme. Vedle nich ale ještě existují takzvaná silná a slabá síla. Mají jen malý dosah nepřekračující rozměry atomu.

WIMP by - pokud existují a pokud existuje temná hmota - měly podle vědců reagovat jen na gravitační a slabé působení. Jinak by ale měly být zařaditelné do částicové zoo, kterou fyzikové spravují. To znamená, že by se měly i přeměňovat na jiné typy částic. Jedním z takových procesů by mohl být rozpad, při němž by vznikaly ultrafialové fotony. Problém s jejich přebytkem by to vyřešilo.

Pořád ještě ovšem existuje množnost, že temná hmota není skutečná. Místo aby byl vesmír plný temné hmoty, mohlo by být něco špatně s našimi představami o fungování gravitace. Pokud by to tak bylo, museli by fyzikové vymyslet nějaký jiný důvod, proč je ultrafialových fotonů víc, než z jejich propočtů vychází.