Objev prestence temné hmoty v kupě galaxií
Skupina vědců pod vedením M. Jamese Jeeho ohlásila zajímavý objev:
prstenec temné hmoty v galaktické kupě Cl 0024+17. Skupina tvořená převážně americkými astronomy provedla svá pozorování pomocí Hubbleova vesmírného teleskopu. Prstenec pravděpodobně vznikl srážkou Cl 0024+17 s jinou obří galaktickou kupou.
Hypotéza temné hmoty se v astronomii poprvé objevila před necelými 80 lety.
Švýcarský astrofyzik Fritz Zwicky tehdy kdy při studiu galaktické kupy v souhvězdí Coma Berenices zjistil, že gravitační síla zářící hmoty by nestačila k udržení kupy pohromadě. Zwicky vyslovil hypotézu, že kromě zářící látky musí existovat i "temná" hmota, jejíž gravitační síla přispívá k udržení kupy. V současné době se většina astronomů domnívá, že zářivá hmota tvoří méně než jedno procento celkové hmoty ve vesmíru. Zbytek připadá na temnou hmotu. Z kosmologických úvah navíc plyne, že se svým složením zcela liší od běžné hmoty složené z obvyklých částic -- protonů, neutronů a elektronů.
Je ovšem možné dalekohledem pozorovat něco, co ze své podstaty nemá být vidět? Gravitace temné hmoty nepůsobí pouze na galaxie uvnitř kupy ale také na světlo vzdálenějších objektů, které kupou pouze prochází. Podle obecné teorie relativity silné gravitační pole deformuje světelné paprsky, takže celá kupa působí jako čočka komplikovaného tvaru, přes níž se díváme do vzdálenějšího vesmíru. Pečlivým studiem deformace obrazů vzdálených galaxií můžeme zrekonstruovat tvar čočky, t.j. rozložení veškeré hmoty uvnitř kupy.
Galaktická kupa Cl 0024+17 je ve vzdálenosti 5 miliard světelných let od Země. Vědci studovali deformace tvarů u celkem asi 1300 objektů nacházejících se za ním. Z jejich analýzy vyplývá, že střed kupy obklopuje prstenec temné hmoty o poloměru 2.6 milionu světelných let. Ačkoliv byla temná hmota touto metodou "pozorována" už dříve u jiných galaktických kup, nikdy nebylo její rozložení tak pravidelné. Navíc temná hmota je v tomto případě mimo zářící galaxie a plyn, což umožňuje studovat ji odděleně.
Právě značná pravidelnost v rozložení temné hmoty však byla zdrojem pochyb samotných vědců o správnosti zvolené metody. Co způsobuje toto rozložení? Po vyloučení chyb při zpracování dat začali pátrat po možné fyzikální příčině.
Na škále stovek milionů světelných let by se rozložení hmoty ve vesmíru dalo přirovnat ke spletité síti plné jemných vláken. Galaktické kupy, které by v této analogii odpovídaly uzlům sítě, postupně požírají hmotu vláken. Tak se kupy postupně zvětšují a navzájem přibližují. Srážky obřích kup tedy nejsou příliš neobvyklé. Něco podobného se mohlo přihodit i kupě Cl 0024+17. Svědčí o tom i nedávná měření rychlostí jednotlivých galaxií, které v roce 2002 provedl Oliver Czoske z university v Bonnu. Czoske objevil dvě početné skupiny galaxií pohybující se navzájem opačnými rychlostmi a vypočítal, že jde o pozůstatek čelní srážky ke které došlo před 1 až 2 miliardami let. James Jee a jeho spolupracovníci tedy provedli řadu numerických simulací této události. Z výsledků plyne, že se při srážce uvolní dvě rychle expandující přibližně kulové obálky temné hmoty. Tyto obálky při pohledu ze Země podél linie srážky vytváří dojem prstencové struktury.
Objev prstence v Cl 0024+17 je významným krokem k experimentálnímu ověření hypotézy temné hmoty. Zatím není úplně jasné, jak se s tímto objevem vypořádají alternativní hypotézy, jako jsou například MOND teorie založené na modifikaci Newtonova pohybového zákona. Je však jisté, že mají před sebou poměrně náročný úkol (Jee et al., Astrophysical Journal 661, 728, 2007).