Ale co to vlastně je? Zjednodušeně řečeno, temná hmota je forma hmoty, která nevyzařuje, neodráží ani nepohlcuje žádné světlo či jiné elektromagnetické záření. Je pro nás dokonale neviditelná. Přesto víme, že existuje, protože i když ji nevidíme, vnímáme její mocný gravitační vliv na všechno kolem.

Jak víme, že existuje, když ji nevidíme?

Důkazů o existenci temné hmoty máme hned několik. Jsou sice nepřímé, ale velmi přesvědčivé.

• Vesmírný kolotoč, který se točí moc rychle: V 70. letech si astronomka Vera Rubin všimla něčeho podivného. Hvězdy na okrajích galaxií obíhaly kolem jejich center mnohem rychleji, než by měly podle našich gravitačních zákonů. Podle nich by se galaxie musely rozletět na kusy! Jediným vysvětlením bylo, že galaxie obsahují obrovské množství neviditelné hmoty, která svou gravitací působí jako jakési lepidlo a drží vše pohromadě.
• Gravitační čočka – ohnuté světlo: Jak předpověděl Einstein, hmota svou gravitací ohýbá prostor a čas. Když světlo ze vzdálené galaxie putuje vesmírem a projde kolem masivního objektu, jeho dráha se ohne. Astronomové zjistili, že tento "čočkovací" efekt je mnohem silnější, než by odpovídalo viditelné hmotě. Musí tam být něco navíc, co svou gravitací světlo ohýbá – a to je právě temná hmota.

Infobox:

Kdo byla Vera Rubin?

Americká astronomka, jejíž průkopnická práce v 70. letech 20. století poskytla první přímý a přesvědčivý důkaz o existenci temné hmoty. Přestože na začátku své kariéry čelila silným předsudkům, její pozorování navždy změnila naše chápání vesmíru.

(Vera Rubin)

Klíčový objev

Při studiu rotace galaxií zjistila, že hvězdy na jejich okrajích se pohybují nečekaně rychle – tak rychle, že by měly z galaxie odletět. Došlo jí, že galaxie musí obsahovat obrovské množství neviditelné hmoty, jejíž gravitace vše drží pohromadě. Tím potvrdila 40 let starou a tehdy přehlíženou teorii Fritze Zwickyho.

Boj s předsudky

Když se po úspěšném absolvování Vassar College hlásila na postgraduální studium, bylo jí z prestižního Princetonu stroze sděleno, že "Princeton nepřijímá ženy" do astronomického programu. Tato politika byla zrušena až o desítky let později, v roce 1975.

Nesmrtelný citát

"Poměr temné hmoty k té viditelné je asi deset ku jedné. To je pravděpodobně i dobrý poměr naší nevědomosti k našim znalostem. Už nejsme ve školce, ale asi tak ve třetí třídě."

K čemu je dobrá a kde ji najdeme?

Temná hmota není jen pasivním doplňkem vesmíru. Je to jeho hlavní architekt.

• Kosmické lešení: V raném vesmíru to byla právě gravitace temné hmoty, která začala tvořit shluky. Působila jako neviditelné lešení, na které se postupně začala nabalovat běžná hmota (plyn a prach). Bez temné hmoty by nikdy nevznikly dostatečně husté oblasti na to, aby se zformovaly první hvězdy, galaxie a celé galaktické kupy.
• Kde se skrývá? Temná hmota není schovaná na jednom konkrétním místě. Prostupuje celým vesmírem, ale nejvíce se koncentruje kolem galaxií, kde tvoří obrovská, neviditelná halo. Naše vlastní galaxie, Mléčná dráha, je ponořena do gigantického oblaku temné hmoty, který je mnohem větší a hmotnější než všechny hvězdy, které vidíme.

Jak vypadá a reaguje s normální hmotou?

Tohle je ta nejtěžší otázka. Pravda je, že nevíme, jak temná hmota "vypadá", protože s největší pravděpodobností "nevypadá" nijak. Co ale víme, jsou její vlastnosti: je "temná" (neinteraguje se světlem), "studená" (její částice se pohybují pomalu), stabilní a s normální hmotou reaguje téměř výhradně prostřednictvím gravitace, přičemž ostatní přírodní síly naprosto ignoruje. Právě teď, když čtete tyto řádky, proletí vaším tělem každou sekundu miliony částic temné hmoty, aniž by si toho jediný atom ve vašem těle všiml.

Hon na neviditelného ducha

Jak tedy můžeme něco takového změřit a najít? Vědci po celém světě se o to snaží několika způsoby:

• Přímá detekce: Hluboko pod zemí jsou postaveny extrémně citlivé detektory, které čekají na vzácnou náhodnou srážku částice temné hmoty s jádrem atomu v detektoru.
• Nepřímá detekce: Teleskopy prohledávají centra galaxií a pátrají po signálech (např. gama záření), které by mohly vzniknout při srážce dvou částic temné hmoty.
• Výroba v urychlovačích: Vědci se v CERNu snaží srazit známé částice takovou energií, že by při srážce mohla vzniknout i částice temné hmoty, která by se projevila jako "chybějící" energie.

Záhada temné hmoty je jedním z největších oříšků moderní fyziky. Víme, že tvoří páteř našeho vesmíru, ale její pravá podstata nám stále uniká. Je to tichý, neviditelný společník, který nám připomíná, že i to, co nevidíme, může mít ten největší vliv na všechno kolem nás.