Rentgenová emise ze záhadné temné hmoty?

Úvodní kompozitní snímek představuje kupu galaxií vytvořenou v důsledku kolize dvou velkých galaktických kup. Horký plyn emitující rentgenové záření je znázorněn růžovou barvou a temná hmota (odvozená z jejího gravitačního působení) je zobrazena modře. Astronomové využili archivní data získaná rentgenovou družicí Chandra X-ray Observatory k vymezení pravděpodobnosti, že záhadná temná hmota ve vesmíru je tvořena tzv. sterilními neutriny.

Přibližně 85 % hmoty ve vesmíru nevyzařuje vůbec žádné světlo, ani žádné jiné druhy záření, pokud je známo, a z tohoto důvodu je nazývána termínem temná hmota (nebo též skrytá hmota). Jednou z jejích dalších významných vlastností je skutečnost, že interaguje pouze s další hmotou prostřednictvím gravitace; nenese například žádný elektromagnetický náboj. Tato hmota je též označována jako „tajemná“ hmota, neboť je docela záhadná. Není složena z atomů a jejich obvyklých složek (jako například z elektronů a protonů), ani z žádných jiných druhů známých elementárních částic.

Protože temná hmota je zdaleka nejdominantnější složkou látky ve vesmíru, její rozložení a přitažlivost nesmírně ovlivňuje vývoj galaktických struktur, a stejně tak i rozložení záření kosmického mikrovlnného pozadí. Skutečně, pozoruhodná shoda mezi hodnotami klíčových kosmických parametrů (například rychlosti rozpínání vesmíru) odvozená nezávisle ze dvou naprosto odlišných kosmických struktur – galaxií a mikrovlnného kosmického pozadí – poskytuje důvěryhodnost modelu Velkého třesku, který vyžaduje důležitou funkci pro temnou hmotu.

Fyzikové se pokusili představit si nový druh částic shodných se známými zákony vesmíru k vysvětlení temné hmoty, avšak doposud nebyly žádné takové potvrzeny. Jedna provokativní možnost pro existenci nových částic je tzv. „sterilní“ neutrino.

V současné době existují tři známé typy neutrin. Všechna interagují s hmotou prostřednictvím gravitace a prostřednictvím slabé síly (nejslabší ze čtyř druhů sil). O všech typech neutrin se původně uvažovalo, že nemají žádnou hmotnost, jako například foton. Avšak zhruba před 20 roky fyzikové objevili, že přece jen mají nepatrnou hmotnost – i když zhruba miliónkrát menší než hmotnost elektronu, avšak stále dostatečnou na to, aby znamenaly velmi závažný problém pro fyziku, pro tzv. Standardní model částic.

Možným řešením by byla existence mnohem hmotnějšího neutrina, snad tisíckrát většího, přezdívaného „sterilní“ neutrino, protože by neinteragovalo prostřednictvím tzv. slabé síly. Doposud však nebylo detekováno.

Astronomové si uvědomili, že pokud by byla temná hmota složena ze sterilních neutrin, pak když se tyto částice příležitostně rozpadnou, mohou při vzniku „obyčejného“ neutrina emitovat pozorovatelné fotony rentgenového záření. Asi před sedmi roky astronomové ohlásili objev překvapující slabé spektrální emise záření X přicházející z kupy galaxií, kde temná hmota tvoří převážnou složku. Dospěli k závěru, že toto záření může být potvrzením existence sterilních neutrin.

V následujících letech bylo učiněno mnoho pokusů o potvrzení této detekce nebo o přisouzení jiného neastronomického efektu, avšak pouze s nejasnými úspěchy. Astronomové Esra Bulbul a Francesca Civano z CfA a jejich spolupracovníci nyní dokončili rozsáhlý archivní výzkum dat z družice Chandra X-Ray Observatory a pátrali po těchto nepolapitelných jevech.

Nenalezli nic, avšak jejich nové analýzy, shodné s jinými nedávno publikovanými omezeními, mnohem silněji vymezují pravděpodobný charakter rozpadu předpokládaného sterilního neutrina až o stonásobek za určitých předpokladů, avšak nedovedou jej stanovit bezvýhradně.

Zdroj: https://scitechdaily.com/x-ray-emission-from-mysterious-dark-matter/

autor: František Martinek