Temná hmota a dinosauři

Navždy budeme dinosaury považovat za nádherné obry, kteří kdysi putovali po Zemi – a stále podněcují naši představivost i fascinaci. V posledních několika desetiletích se nashromáždily důkazy, že velké vymírání dinosaurů způsobil obrovský meteoroid. Dnes se však objevují další podrobnosti, které mohou pomoci vysvětlit, proč se události masového vymírání, jako byla tato, v dějinách naší planety opakovaně objevují.

Jednou ze sil, která mohla přispět k těmto osudným srážkám, je temná hmota – podivná substance, o níž se předpokládá, že tvoří většinu hmoty ve vesmíru. Teprve nyní začínáme odhalovat její roli při formování vesmíru, ale také naší vlastní sluneční soustavy a Země.

Než se pustíme do zkoumání toho, jak byl vesmír utvářen, jakou roli v tom sehrály meteoroidy a co – pokud vůbec něco – má temná hmota s tímto procesem společného, podívejme se nejprve blíže na to, co temná hmota vlastně je.

V tomto shrnutí se dozvíte, jaké síly temná hmota vytváří, jak mohly meteoroidy sehrát klíčovou roli při vzniku života na Zemi a jaké předpovědi můžeme učinit ohledně obrovských kosmických těles, která nás mohou zasáhnout v budoucnu.

Řekl vám někdy někdo: „Uvěřím tomu, až to uvidím“? Je přirozené chtít mít v ruce hmatatelné důkazy. U temné hmoty se tím ale dostáváme na tenký led – i když je všude kolem nás, vidět ji nemůžeme.

Ve skutečnosti v tuto chvíli procházejí vaším tělem miliardy částic temné hmoty. Nejsme je schopni vizuálně zachytit, protože temná hmota neinteraguje se světlem. Lidé ji také nemohou cítit ani jinak přímo vnímat, protože s námi neinteraguje prostřednictvím elektromagnetických sil – alespoň ne tak, jak by to současná věda dokázala odhalit.

Není tedy jasné, jaký typ částic temnou hmotu tvoří, ale je zřejmé, že to nejsou běžné atomy ani elementární částice, které známe a které můžeme pozorovat. V tomto ohledu je temná hmota trochu podobná mikroskopickému světu bakterií, které žijí všude kolem nás. Také je nevidíme, a přesto jsou pro naše zdraví a fungování nezbytné.

Ještě úžasnější je, že tato neviditelná temná hmota tvoří asi 85 procent veškeré hmoty ve vesmíru. Jak to víme? Temnou hmotu lze odhalit prostřednictvím jejího gravitačního působení.

Všechno ve vesmíru je v neustálém pohybu a rychlost, s jakou se objekty – například planety a hvězdy – pohybují, závisí do značné míry na gravitaci masivních těles, jako je Slunce. Ve 30. letech 20. století sledoval astronom Fritz Zwicky rychlosti hvězd a galaxií a všiml si, že jejich viditelná hmota nestačí k vysvětlení gravitační síly, která na ně působí. Dospěl proto k závěru, že musí existovat hmota, kterou nevidíme – nazval ji dunkle Materie, tedy „temná hmota“.

Zwicky byl prvním, kdo temnou hmotu teoreticky předpověděl. Od té doby však bylo do zkoumání toho, co přesně temná hmota je, investováno nesrovnatelně více úsilí.

Některé z nejpřesnějších údajů pocházejí z kosmického mikrovlnného pozadí – prastarého záření, které vzniklo při formování vesmíru. Analýzou těchto dat mohou vědci zjistit množství záření, hmoty a energie, které byly přítomny už asi 380 000 let po velkém třesku, kdy byl vesmír doslova v plenkách.

Tato měření jsou v souladu s výzkumem Zwického a dalších, protože potvrzují, že ve vesmíru je významné množství temné hmoty, která nese zhruba pětkrát více energie než veškerá viditelná hmota. Zároveň ukazují, že temná hmota je nezbytná k vytvoření gravitační síly potřebné pro vznik galaxií.

Protože temná hmota neinteraguje se zářením ani s plyny, mohla se shlukovat a vytvářet gravitační „zárodky“, zatímco vše ostatní ve vesmíru se po velkém třesku rozpínalo. Jinými slovy, temná hmota položila základy struktury, která drží pohromadě naši galaxii i celý vesmír dodnes.

Náš sluneční systém například vznikl před 4,56 miliardami let, když se oblast hustého plynu zhroutila vlastní gravitací a vytvořila Slunce. Poté, s pomocí gravitačního působení temné hmoty, se materiál rozptýlený po galaxii začal uspořádávat do disku kolem Slunce, z něhož se zformovaly planety.

Nevznikly však všechny stejně. Planety nejblíže Slunci – Merkur, Venuše, Země a Mars – jsou tvořeny převážně z materiálů, které se při vysokých teplotách snadno neodpařují, jako je železo či hliník. Naopak vzdálenější planety, například Jupiter a Saturn, jsou mnohem větší, protože mohly nashromáždit i ostatní, převážně plynné látky, které by blíže ke Slunci unikly.

Výsledkem je, že pokud vynecháme Slunce, představují Jupiter, Saturn, Uran a Neptun dohromady asi 99 procent hmotnosti celého našeho planetárního systému.