Co je temná hmota?

Temná hmota je záhadná forma hmoty, která má gravitační účinky na obyčejnou hmotu, ale nelze ji pozorovat jiným způsobem. Zatímco konvenční hmotové mraky lze detekovat prostřednictvím jejich hvězdné aktivity, rozptylu světla, radiačních emisí a dalších prostředků, pro většinu našich nástrojů jsou mraky temné hmoty neviditelné. Přesto tvoří 90% - 99% hmoty ve vesmíru.

Ve 30. letech provedli astronomové Fritz Zwicky a Sinclair Smith analýzu rychlosti galaxií v rámci velkých galaktických shluků Virgo a Coma. Zjistili, že všechny galaxie se pohybovaly desetkrát až stokrát rychleji, než by měly být, vzhledem k odhadům založeným na pozorované hvězdné hustotě. Něco neviditelného generovalo další gravitaci.

Ačkoli se zdálo, že počáteční pozorování Zwickyho a Smithe poskytují silný důkaz temné hmoty, ne všichni kosmologové byli přesvědčeni. Protože tyto galaktické shluky byly tak daleko, bylo těžké přesně měřit nezávislé rychlosti každé galaxie v časovém měřítku pouhých desetiletí. Silnější důkazy přišly v 70. letech, kdy vědci jako Rubin, Freeman a Peebles začali analyzovat rotační křivky galaxií. Hvězdy ve spirálních galaxiích, jako je naše vlastní, se pohybovaly rychleji kolem galaktického jádra, než by naznačovala jejich pozorovatelná hmotnost.

Nakonec bylo objeveno, že všechny galaxie obsahují halosy temné hmoty, které sahají daleko za hranice galaxie naznačené dalekohledem. O těchto haloch se říká, že jsou tvořeny MACHO (masivní astrofyzikální kompaktní halo objekty) a WIMP (slabě interagující masivní částice). MACHOs jsou teoretizováni většinou jako černé díry a hnědé trpaslíci (vyhořelé hvězdy). Jsou tvořeny konvenční nebo baryonickou hmotou - atomy, které známe, jsou pouze velmi stlačené. WIMPs jsou řekl, aby byl non-baryonic formy hmoty, slabě interagující částice, které se pohybují v relativistic rychlosti. Nejpravděpodobnějším kandidátem na WIMP jsou neutrino a jeho bratranci.