V jádru Slunce zřejmě číhá temná hmota

Zdá se, že se letošní rok možná přece jen zapíše do historie chápání kosmu. Tým pod vedením George W. Frasera z Leicesterské univerzity má totiž za to, že se jim podařilo dokázat nejen existenci temné hmoty, ale i nepřímo dokázat její existenci uvnitř Slunce.

Zní sice tajemně, temná hmota je ale především souhrnný název pro nepozorovaný, skoro čtvrtinový podíl celého vesmíru. Zatímco námi pozorované hmoty v něm tvoří pouhá 4 %, temná hmota obsáhne zřejmě 23 % dalšího vesmírného podílu (zbytek zabírá temná energie). Argumenty pro existenci temné hmoty mohou znít pofidérně, ve skutečnosti jsou však neprůstřelné. Ten první byl ostatně publikován už v roce 1933.

Jehla v kupce sena

Z pozorování planet naší i jiné sluneční soustavy je známo, že čím je planeta dále od hvězdy, tím "pomaleji" ji obíhá. Vědec Fritz Zwicky ale v roce 1933 na galaxiích pozoroval, že se takto nechovají. Rychlost objektů obíhajících jejich centrum je konstantní nebo se vzdáleností od jádra naopak roste. Na viditelný disk galaxie proto musí působit něco mnohonásobně hmotnějšího. Jednoduše řečeno, bez temné hmoty by se galaxie musely dávno rozpadnout. Tak vznikly první a nikoliv poslední argumenty pro existenci temné hmoty, která sice naší běžnou (baryonovou) hmotu ve vesmíru co do objemu skoro šestinásobně přečísluje, zatím se jí však nepodařilo pozorovat přímo.

Jedním z řešení existence temné hmoty jsou titěrné subatomární částice o velké hmotnosti, které s běžnou hmotou (krom gravitace) nepřicházejí do kontaktu. Kandidátem z tohoto ranku jsou i zatím neprokázané elementární částice axiony, které v 70. letech předpověděli fyzikové Roberto Peccei a Helen Quinn dle matematických modelů kvantové fyziky. Najít titěrné částice "neviditelné" hmoty je však problematičtější než hledat příslovečnou jehlu v kupce sena. Právě Fraserův tým však věří, že v datech posledních 14 let pozorování oblohy projevy axionů objevili.

Jedním z předpovězených prvků axionů je totiž jejich schopnost určité námi viditelné interakce – ačkoliv částice nemají elektrický náboj, při kontaktu s magnetickým polem by měly generovat rentgenové záření, které už pozorovat umíme. Teorie zároveň už před lety předpověděly, že by axiony mohly vznikat uvnitř Slunce. Londýnský vědec Stephen West si dokonce myslí, že by temná hmota mohla tvořit až 80 % hmotnosti Slunce. Pokud tomu tak je, částice jako axiony by z naší nejbližší hvězdy musely čas od času uniknout a srazit se se zemským magnetickým polem. A právě to si Fraserův tým myslí, že pozoroval.

Celou dobu na dosah

Využili k tomu pozorování letos 15 let fungující rentgenové družice XMM Nexton. Tak bez ustání sleduje kosmickou oblohu kolem Země, vedle standardních objektů jako cizích hvězd a galaxií však Fraserův tým rovněž zachytil signály, které běžné vysvětlení nemají. Na nevysvětlené pozorování rengenových pulsů navíc došlo na straně Země přivrácené ke Slunci, kde je magnetické pole nejsilnější – přesně tak, jak předpovídají reakce axionů unikajících ze Slunce. Momentálně tak není jiných vysvětlení, než že nevysvětlené rentgenové signály pocházejí právě z neviditelných částic vysílených k nám Sluncem. Částic, které podle jejich reakcí přesně spadají do popisu předpovězených axionů.

Jako u všech podobných studií je třeba se mít na pozoru před předčasným nadšením – studii musí ještě potvrdit další měření, stejně jako nezávislé ohlasy, a to potrvá měsíce, ne-li další roky. Debakl už letos ostatně postihl jiný zpočátku oslavovaný objev observatoře BICEP2 – ačkoliv byl BICEP2 považovaný zpočátku za revoluční důkaz Velkého třesku, nakonec se zdá, že jeho závěry byly dalšími vědci vyvráceny jako chybné. Tak už to ale ve vědě chodí. Pokud se však nynější měření Slunce ukáže jako platné, může se v historických učebnicích snadno zařadit jako největší událost letošního roku a významný skok kupředu v pozorování struktury celého vesmíru a našeho místa v něm.

Po dekádách hledání by nám totiž mohlo dát skutečný důkaz existence temné hmoty. Pokud však za objev budou jednou padat Nobelovy ceny, autor nynější studie se jich bohužel dočká jedině in memoriam – Fraser sám zemřel v březnu tohoto roku pouze den po odevzdání studie do rukou vědeckého světa.

Ladislav Loukota

CO SE DĚJE NA SLUNCI? ČTĚTE!