Temná hmota a temná energie představují pravděpodobně největší nevyřešené hádanky moderní fyziky a kosmologie. Tyto dvě záhadné složky tvoří zhruba 95 % veškerého obsahu vesmíru, zatímco „obyčejná“ hmota, ze které se skládají hvězdy, planety a my sami, tvoří pouhých 5 %. Přesto o těchto dominantních silách víme jen velmi málo – vlastně jen to, jak se projevují skrze gravitaci.
Temná hmota: Kosmické lepidlo
Přítomnost temné hmoty byla poprvé předpovězena ve 30. letech 20. století astronomem Fritzem Zwickym, který pozoroval shluky galaxií. Zjistil, že pohyb galaxií v těchto shlucích je příliš rychlý na to, aby je pohromadě udržela pouze viditelná hmota. Aby se shluk nerozletěl, musela v něm působit dodatečná, neviditelná gravitace.
Co o ní víme?
- Původ gravitace: Temná hmota je potřebná k vysvětlení rotačních křivek galaxií. Galaxie rotují tak, jako by byla většina jejich hmoty rozprostřena v halu (jakémsi oblaku) kolem nich, nikoli koncentrována ve středu.
- Neviditelnost: Je „temná“, protože neinteraguje s elektromagnetickým zářením – nevysílá, neodráží ani neabsorbuje světlo. Nelze ji tedy pozorovat dalekohledy. Interaguje pouze gravitačně.
- Kandidáti: Vědci aktivně pátrají po částicích temné hmoty, mezi hlavní kandidáty patří WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) nebo hypotetické axiony. Zatím však žádnou z nich nedokázali přímo detekovat.
Temná energie: Motor expanze vesmíru
Zatímco temná hmota funguje jako kosmické lepidlo, temná energie je naopak antigravitační silou, která pohání zrychlující se expanzi vesmíru. Její existence byla šokujícím objevem z konce 90. let, kdy se ukázalo, že vesmír se nerozpíná konstantní rychlostí, jak se dříve předpokládalo, ale jeho expanze se postupem času zrychluje.
Co o ní víme?
- Tlak vakua: Nejpopulárnější hypotézou je, že temná energie je jakási vlastní energie prázdného prostoru(vakuová energie), která má negativní tlak. Tento negativní tlak působí proti gravitaci.
- Kosmologická konstanta: Albert Einstein předpověděl existenci síly působící proti gravitaci – tzv. kosmologickou konstantu Λ (lambda). I když ji později označil za svůj největší omyl, moderní data naznačují, že temná energie se chová přesně jako tato konstanta, s téměř neměnnou hustotou.
- Dominance: Temná energie tvoří přibližně 68 % celkové hustoty energie ve vesmíru a její vliv s postupující expanzí roste. Právě ona bude v budoucnu určovat osud celého kosmu.
Budoucnost: Vesmírný závod o poznání
Pochopení temné hmoty a temné energie je klíčem k sestavení úplného obrazu vesmíru. Vědci doufají, že by k průlomu mohlo dojít díky novým experimentům a observatořím:
- Detektory částic: Podzemní laboratoře se snaží zachytit přímou interakci částic temné hmoty s běžnou hmotou.
- Kosmické teleskopy: Mise jako Euclid Evropské vesmírné agentury mapují rozložení galaxií a shluků, aby odhalily vliv temné hmoty a přesně změřily parametry temné energie.
Temná hmota a temná energie nás učí pokoře: to, co považujeme za skutečnost – hmotu, kterou vidíme – je jen malým, nevýznamným zlomkem reality. Většina vesmíru pro nás zůstává záhadou, která čeká na své rozluštění.
