Nová studie naznačuje, že obří vlny temné hmoty mohou narušovat oběžné dráhy hvězd

Nový výzkum ukazuje, že narušení binárních hvězdných systémů by mohlo být klíčem k odhalení nejvíce matoucí látky ve vesmíru – temné hmoty.

Nová studie naznačuje, že gigantické shluky neviditelné temné hmoty, které se potulují vesmírem, mohou působit spoušť na dvojhvězdy a pomalu je rozbíjet. Tyto násilné účinky by mohly pomoci odhalit skutečnou povahu nejnepolapitelnějšího útvaru ve vesmíru.

V průběhu desetiletí astronomové nashromáždili obrovské množství důkazů, které poukazují na existenci temné hmoty, neviditelné formy hmoty, která tvoří přibližně 85 % hmotnosti téměř každé galaxie. Původně se astronomové domnívali, že temná hmota by mohla být novým druhem částic známých jako slabě interagující hmotné částice (WIMP), které by spolu interagovaly pouze prostřednictvím gravitace a slabé jaderné síly.

Experimenty určené k nalezení stopových signálů WIMPů při jejich průletu Zemí však nic nenašly a model WIMPů má určité potíže s hustotou hmoty v galaktických jádrech. Z tohoto důvodu se vědci stále více zabývají alternativním modelem, ve kterém je částice temné hmoty extrémně lehká – dokonce lehčí než nejlehčí známá částice, neutrino.

V těchto modelech by částice temné hmoty byla více než miliardkrát lehčí než elektron. A z kvantové mechaniky víme, že všechny částice mají vlnovou povahu, která je s nimi spojena a kterou můžeme obvykle detekovat pouze při subatomárních experimentech. V tomto scénáři by však temná hmota byla tak lehká, že by se chovala spíše jako vlna v měřítku velikosti sluneční soustavy nebo větším.

Nedávno tento model zkoumal tým astronomů v Číně a hledal způsoby, jak tento druh temné hmoty pozorovatelsky detekovat. O své práci informovali v článku publikovaném v dubnu na preprintovém serveru arXiv. (Studie zatím nebyla recenzována.)

Ultralehká temná hmota by nelétala vesmírem jako malé střely. Místo toho by se rozlévala kolem každé galaxie jako obrovský neviditelný oceán. A stejně jako oceány mohou podporovat vlny, i lázeň ultralehké temné hmoty by měla své vlastní oscilace. Některé z těchto vln by se potenciálně mohly spojit do jediné skupiny, která by se pohybovala nezávisle na sobě a zároveň si zachovala svůj tvar – tzv. soliton.

Tyto solitony by byly zcela neviditelné – jako obrovské vlny, které se šíří galaxií, ale jsou tvořeny tak lehkou hmotou, že sotva ovlivní své okolí. Vědci, kteří se podíleli na nové studii, však zjistili, že obrovské rozměry solitonů mohou nenápadně měnit gravitační prostředí kolem nich.

Gravitační vliv solitonů by byl tak slabý, že by téměř vše v galaxii nebylo ovlivněno. Dvojhvězdné páry, které jsou od sebe velmi vzdálené, jsou však vzájemnou gravitací drženy pohromadě jen slabě, takže solitony by byly dostatečně velké na to, aby změnily jejich dráhy.

Vědci identifikovali všechny široké dvojhvězdné páry v oblasti Gaia, který obsahuje miliardu hvězd nejblíže Slunci, a označili je pro budoucí pozorování. Pokud by se dvojhvězdy začaly od sebe vzdalovat, mohlo by to být způsobeno vlivem solitonů.

Tým zjistil, že sledováním vývoje dvojhvězd bychom mohli získat velmi citlivou sondu ultralehké temné hmoty – možná dokonce citlivější než jakákoli pozemská laboratoř určená k detekci tohoto druhu temné hmoty. Pokud se tedy zdá, že se s dvojhvězdami děje něco podivného, možná právě máme první vodítko k povaze temné hmoty. Tato nová studie nám přináší zcela nový pohled na tuto problematiku.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: livescience.com