Tajemná temná hmota není viditelná dalekohledy jakéhokoli rozsahu. Projevuje se pouze jako gravitační účinek na obyčejnou hmotu. Zdá se, že tuto smutnou pravdu je třeba přehodnotit. K radosti vědců.
Ve vzdálené kupě galaxií něco pohlcuje a znovu vyzařuje rentgenové záření určité energie. A toto něco nemůže být obyčejná látka. K tomuto závěru dospěla studie publikovaná výzkumnou skupinou vedenou Josephem P. Conlonem z Oxfordské univerzity. Práce je k dispozici na webu předtisků arXiv.org.
Podle tiskové zprávy z výzkumu začala tato detektivka v roce 2014. Poté vědecký tým vedený Ezrou Bulbulem (Esra Bulbul) z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku v Cambridge objevil podivný jev. Emise rentgenového záření z kupy galaxií známých jako kupa Perseus ukázala spektrální emisní linii s energií 3,5 keV. Výsledek byl získán pomocí nástrojů dalekohledů XMM-Newton a Chandra. Stejná linie byla nalezena v záření 73 dalších kup galaxií zaznamenaných dalekohledem XMM-Newton.
Jen týden po zveřejnění tohoto výsledku další skupina vedená Alexejem Boyarským z nizozemské univerzity v Leidenu uvedla, že sleduje stejnou linii v emisi galaxie M31 a na okraji kupy Perseus na stejném přístroji XMM-Newton.
Žádný známý astrofyzikální proces nevede k vytvoření takové linie. Astronomové proto navrhli, aby se zabývali zářením tajemné temné hmoty.
Mnoho astronomů se pokusilo replikovat tato pozorování, ale záhadná linie byla nalezena a pak ne. To vedlo skeptiky ke spekulacím, že vědci zažívají chybu v provozu přístroje nebo ve zpracování dat.
V roce 2016 nebyl nový japonský dalekohled Hitomi, speciálně navržený pro pozorování rentgenových spektrálních čar, schopen detekovat linii 3,5 keV v záření z kupy Perseus. Zdálo se, že problém byl konečně uzavřen. Ale to byl jen další zápletka.
Conlonův tým si všiml, že Hitomiho obrazy byly mnohem méně ostré než snímky Chandry. Obraz kupy Perseus proto mísil signál ze dvou zdrojů: záření z horkého plynu umístěného kolem masivní galaxie ve středu kupy a světlo vyzařující z blízkosti supermasivní černé díry ve středu samotné této galaxie.
Propagační video:
Jasnější obrázky Chandry umožňují rozeznat přínos těchto zdrojů. S využitím tohoto byli autoři schopni samostatně analyzovat příspěvek černé díry a záření horkého plynu.
Když měli ve svých rukou časná pozorování „Chandry“provedená v roce 2009, objevili úžasnou věc: byla pozorována spektrální čára 3,5 keV, ale v „rentgenových paprskech“emitovaných plynem to byla radiační linie a v záření černé díry - linie vstřebávání! Jak se ukázalo, dalekohled Hitomi smíchal příspěvek ze dvou zdrojů, v důsledku čehož se linie navzájem kompenzovaly, a proto nebyly pozorovány. Vědci to ověřili provedením příslušných výpočtů.
Jak to však je, že při pohledu „přímo do očí“černé díry astronomové detekují absorpci kvant s energií 3,5 keV a při pozorování dostatečně vzdáleného plynu zachytí záření ve formě těchto kvant?
Tento fenomén již dlouho znají odborníci pracující s optickými dalekohledy. Představte si hvězdu chráněnou před námi oblakem plynu. Plyn absorbuje množství určité energie a okamžitě je znovu vyzařuje. Ale toto záření se vyskytuje ve všech směrech: zpět ke hvězdě, kolmo k přímce „hvězda-pozorovatel“(přímka viditelnosti, jak říkají odborníci) atd. Při pohledu přímo na hvězdu tedy najdeme absorpční linii, protože některá kvanta vyzařovaná hvězdou s touto energií se k nám nedostanou.
Nyní se hrdě odvracíme od hvězdy a zaměřujeme svůj pohled na tu část mraku, která je „na její straně“. Tyto atomy plynu také absorbují záření hvězdy a také jej znovu emitují. Ale tentokrát nevidíme světlo samotné hvězdy, šíří se pod velkým úhlem k přímce pohledu. Ale vidíme tu část absorbovaného světla, kterou bude plyn emitovat v našem směru (koneckonců vydává světlo všemi směry rovnoměrně). Při pohledu na tyto „boční“oblasti plynu proto uvidíme radiační linii!
Zdá se, že je všechno úžasné. A blízkost supermasivní černé díry ve skutečnosti emituje kvanta s energií 3,5 keV, stejně jako kvanta mnoha dalších energií ze širokého rozsahu. Abychom však mohli reprodukovat právě popsaný obrázek, musíme předpokládat, že v oblaku horkého plynu kolem galaxie existuje něco, co absorbuje kvantum této samotné energie, a poté je znovu vyzařuje. A jak již bylo zmíněno výše, obyčejné látky to prostě nemohou udělat!
Je to tedy stále temná hmota? Conlon a jeho kolegové si to myslí. Dokonce vyvinuli vlastní model této záhadné látky, která toto chování reprodukuje. Autoři však dosud nezlevnili možnost chyby. Následné studie by měly konečně problém vyjasnit.