Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), který byl spuštěn v roce 2022, způsobil revoluci v našem chápání raného vesmíru. Jedna z největších záhad kosmologie – povaha temné hmoty – však zůstává nevyřešena. Nový výzkum naznačuje, že JWST může brzy učinit průlom, nikoli přímým pozorováním temné hmoty (která neinteraguje se světlem), ale identifikací jejích gravitačních signatur v podobě starověkých galaxií.
Odhaduje se, že temná hmota tvoří 85 % veškeré hmoty ve vesmíru. Problém je v tom, že nevyzařuje, neabsorbuje ani neodráží světlo, takže přímá detekce není možná. Vědci o jeho existenci vědí díky jeho gravitačnímu vlivu na viditelnou hmotu a světlo. To znamená, že temná hmota není tvořena obyčejnými protony, neutrony a elektrony. Navzdory desetiletím hledání zůstávají hypotetické částice temné hmoty nepolapitelné.
Nová studie publikovaná v časopise Nature Astronomy naznačuje, že gravitační vliv temné hmoty může vysvětlit neočekávaně protáhlé tvary některých mladých galaxií. Tradičně simulace naznačují, že galaxie vznikají, když se plyn hromadí podél vláken temné hmoty, což má za následek kulovité struktury. JWST však stále více pozoruje vláknité, protáhlé galaxie v raném vesmíru, které do tohoto modelu příliš nezapadají.
Výzkumníci vedení Alvaro Pozo z Mezinárodního fyzikálního centra Donastia testovali simulace s různými typy temné hmoty. Zjistili, že “načechraná temná hmota” (ultralehké částice s vlnovitým chováním) nebo “teplá temná hmota” (rychleji se pohybující částice) by mohly vysvětlit tyto podivné tvary.
„Pokud ultralehké axionové částice tvoří temnou hmotu, jejich chování podobné kvantovým vlnám by po určitou dobu zabránilo tvorbě fyzických šupin menších než několik světelných let, což by upřednostňovalo hladké vláknité chování, které nyní JWST vidí na velmi velké vzdálenosti,“ vysvětlil Pozo.
Klíčovým bodem je, že tyto alternativní modely temné hmoty produkují hladší vlákna než standardní model Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Plyn a hvězdy se pohybují podél těchto vláken, což vede k protáhlým galaxiím. JWST bude pokračovat ve skenování těchto raných galaxií, zatímco výzkumníci zdokonalují simulace. Kombinace těchto pozorování s teoretickým modelováním může konečně pomoci odhalit tajemství temné hmoty.
Toto je kritický krok, protože pochopení temné hmoty není jen o dokončení našeho kosmologického obrazu, ale také o odhalení základních stavebních kamenů vesmíru. Schopnost JWST pozorovat raný vesmír s nebývalou jasností nabízí lepší naději než kdy předtím na vyřešení této desítky let staré záhady.
