TEMNÝ VESMÍR

Tmavá hmota

Tmavá  hmota sa nepodobá ničomu, s čím sme sa mohli na Zemi stretnúť. Miliardy týchto záhadných hmotných častíc tmavej hmoty prechádza každú sekundu všetkým. Svojím pôsobením môžu ovplyvňovať celé galaxie, ich vznik aj rýchlosť ich rotácie. Zdá sa, že neviditeľná temná hmota je prítomná všade. Aspoň to tak vyzerá. Tmavá hmota, ktorá obklopuje galaxie, je neviditeľná, lebo neodráža svetlo. Dôkazy o jej existencii vychádzajú z gravitačných síl, ktorými na planéty a hviezdy pôsobí. Spolu s tmavou energiou zaberá odhadom 95 percent vesmíru. Zvyšok tvorí normálna hmota ako ju poznáme z bežnej skúsenosti.

Vedci začali temnú hmotu skúmať a hľadať. Ale ako chcete nájsť niečo, čo je neviditeľné? Bolo potrebné zistiť, kde vo vesmíre sa temná hmota skrýva. Astronómovia ju síce nemohli vidieť, ale objavili, že sa prejavuje zakrivováním svetelných lúčov, ktoré ňou prechádzajú. Tomuto javu sa hovorí gravitačná šošovka. Je to virtuálny reflektor, ktorý odhalí všetku neviditeľnú kozmickú látku. Temná hmota sa v jednom ohľade chová úplne rovnako ako obyčajná hmota. Svojim gravitačným pôsobením zakrivuje dráhu svetelných lúčov. Gravitačnej šošovky sa nemýlili a existencie temnej hmoty bola naraz zrejmá. Metóda využívajúca gravitačnej šošovky je zďaleka najpresnejšia. Umožňuje nielen určiť množstvo temnej hmoty, ale vďaka zakrivenie lúčov prechádzajúcich temnou hmotou, môžeme tiež zistiť, ako je v priestore rozložená. Na snímkach z Hubbleovho teleskopu vedci hľadajú miesta, kde sa lúče zakrivujú, a vytvárajú podľa nich mapu jej rozloženie v priestore.

Rozmiestnenie hustôt tmavej hmoty vo vnútorných oblastiach Mliečnej dráhy. Krátke čiarky, ktoré je pri pozornejšom pohľade na obrázku vidieť, znázorňujú smery pohybu častíc.

Čierne diery a Wimp

Čierne diery

Čierna diera je miesto vo vesmíre, v ktorom je skoncentrované také veľké množstvo hmoty, že objekty, ktoré sa nachádzajú v určitej vzdialenosti, nemajú šancu uniknúť.

Wimp

Veľkým kandidátom na tmavú hmotu sú dnes častice Wimpy . Sú to slabo interagujúce hmotné častice, ktoré ešte neboli detekované, ale svojimi vlastnosťami sú dokonalým kandidátom na tmavú hmotu.

V bani Soudan fyzici z Fermilabu zostúpili do podzemia, aby sa pokúsili Wimpy zachytiť. Navrhli prístroj, ktorý je schopný zistiť prezerajúce častice tmavej hmoty. Samotný detektor je vyrobený z germánia, veľmi hustého kovu, ktorého kryštál obsahuje veľké množstvo atómov. Na jeho povrchu je uložená sieť miniatúrnych teplomerov, ktoré sú schopné zaznamenať priechod častice skrz kus hmoty o veľkosti hokejového puku. Temná hmota neustále prúdi, bez toho, aby sa čokoľvek stalo. Veľmi zriedka však narazí priamo do jadra atómu, a práve známky tohto javu vedci hľadajú.

obrazok č. 1 čierna diera 

obrázok č. 2 Wimp-y

Neutrino

Neutrino je elementárna častica, patrí medzi leptóny s poločíselným spinom. Jeho hmotnosť je veľmi malá v porovnaní s väčšinou elementárnych častíc, dlhú dobu sa predpokladala jeho nulová pokojová hmotnosť, posledné experimenty však ukazujú, že je nenulová. Neutríno nenesie elektrický náboj, nepôsobí naň preto elektromagnetická interakcia. S hmotou interaguje jedine prostredníctvom slabej interakcie a gravitácie.

V septembri 2011 talianski vedci oznámili, že podľa ich meraní sa neutríno môže pohybovať rýchlejšie ako rýchlosťou svetla: Prúd neutrín vypustený z urýchľovača častíc pri Ženeve do laboratória v strednom Taliansku túto vzdialenosť 730 kilometrov prešiel o 60 nanosekúnd rýchlejšie ako svetlo.[1] Neskôr sa však zistilo že pri meraní došlo k chybe a rýchlosť svetla nebola prekonaná.

obrázok č.1 Neutrino

Veľký kolaps a teória pevného stavu

Veľký kolaps

Je v kozmológii hypotetický kolaps vesmíru po tom, ako sa zastaví rozpínanie vesmíru a začne sa jeho zmršťovanie. Prakticky je to opak veľkého tresku. V dnešnej dobe sa s touto teóriou dá stretnúť pri úvahách o rozpínaní vesmíru. Táto teória totižto protirečí teórií rozpínania vesmíru a je založená na princípe zmršťovania vesmíru a teórií viacnásobných veľkých treskov. Dôkazom rozpínania vesmíru je červený posun svetla od hviezd, ktoré sa od nás vzďaľujú. No zároveň toto môžeme pokladať aj za dôkaz kolabovania vesmíru do jedného bodu.

Teória pevného stavu

Zachováva kozmologický princíp, ktorý tvrdí, že stredná hustota látky a energie každej časti vesmíru (vo veľkej mierke) je rovnaká v čase a priestore.Táto teória ho napĺňa tak, že predpokladá neustály vznik hmoty z ničoho (pretože inak by sa hustota vesmíru ako celku musela zmenšovať, keďže expanduje).Teória vznikla v roku 1948 ako alternatíva k teórii Veľkého tresku.

obrázok č. 1 Veľký kolaps

Hnedý trpaslík

Je substelárny objekt, ktorý nevyžaruje energiu vďaka termonukleárnym reakciám ako hviezdy hlavnej postupnosti, ale má plne vodivý povrch a vnútro. V jeho jadre prebieha po určitú dobu nukleosyntéza deutéria, ale teplota a tlak nie sú postačujúce na to, aby mohla prebehnúť aj nukleosyntéza ľahkého vodíka (prócia). Hnedý trpaslík vyžaruje vlastné rádiové a infračervené, niekedy aj viditeľné svetlo nízkych vlnových dĺžok (červené svetlo).Hnedý trpaslík vzniká z protohviezdy, ktorá nemá dostatočnú hmotnosť na začatie termonukleárnych reakcií. Hnedý trpaslík vzniknutý z protohviezdy sa považuje za prechod medzi planétou a hviezdou. Niekedy sa označuje za hviezdu spektrálneho typu L. Jeho hmotnosť sa pohybuje medzi 13-násobkom hmnotnosti Jupitera a 0,08 násobkom hmotnosti Slnka.Hnedý trpaslík sa väčšinou vyznačuje prítomnosťou lítia. Od planét sa zase hnedé trpaslíky odlišujú povrchovou teplotou a žiarivosťou, nie však veľkosťou, pretože tá je u obidvoch typov objektov probližne rovnaká. Ich ďalším poznávacím znakom je výskyt metánu, ktorý sa nenachádza vo hviezdach, ale je bežný v atmosférach obrovských planét.

V roku 1998 sa kozmológia otriasla v základoch, pretože dva vedecké tímy prezentovali výsledky svojich pozorovaní. Jeden z nich, vedený Saul Perlmutterom, začal svoju prácu v roku 1988. Druhý tím viedol od roku 1994 Brian Schmidt a kľúčovú rolu v ňom hral Adam Riess. Vedci chceli zmapovať vesmír lokalizáciou najvzdialenejších supernov. Možnosti sa rozšírili v 90. rokoch minulého storočia, keď prišli lepšie teleskopy a výkonnejšie počítače i senzory digitálneho obrazu. Vedci vo svojom výskume použili supernovy typu Ia. Ide o explóziu pevnej hviezdy ťažkej ako Slnko ale malej ako Zem. Jedna takáto supernova vyžiari viac svetla ako celá galaxia. Vedci spolu objavili viac ako 50 supernov, ktorých svetlo bolo slabšie, než sa predpokladalo. Šlo o jasný znak, že rozpínanie vesmíru sa zrýchľuje. Možné chyby pozorovania a pochybnosti umlčal práve nezávislý objav rovnakého faktu dvomi výskumnými skupinami. Viac ako storočie si vedci mysleli, že vesmír sa rozpína v dôsledku Veľkého tresku, ku ktorému došlo pred 14 miliardami rokov. Tomu ale odporuje fakt, že rozpínanie sa zrýchľuje. Ak bude v tomto trende pokračovať, skončí vesmír ako kus ľadu. Zrýchlenie podľa všetkého riadi tmavá energia, jej podstata ale pre vedcov ostáva záhadou, asi najväčšou v modernej fyzike. Vie sa len, že tmavá energia tvorí asi tri štvrtiny vesmíru. Laureáti Nobelovej ceny tak pomohli odhaliť vesmír, ktorý je do veľkej miery pre vedu neznámy. A tak je opäť možné všetko.

V roku 2011 Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt a Adam G. Riess získali Nobelovu cenu za objav zrýchľujúceho sa rozpínania vesmíru pozorovaním vzdialených supernov. 

obrázok č. 1 hnedý trpaslík