Vysoký počet diskových galaxií odporuje teorii

Většina galaxií pozorovatelných ze Země připomíná plochý disk se zahušťujícím se středem. Podle standardního kosmologického modelu by se však takové disky měly formovat jen vzácně. Model totiž předpokládá, že každou galaxii obklopuje oblast tvořená temnou hmotou. Toto galaktické halo je neviditelné, ale působí silně přitažlivě na okolní galaxie. „Proto v modelovém vesmíru vidíme galaxie srážející se dohromady,“ vysvětluje prof. Pavel Kroupa.

Průnik galaxií má dva efekty: Jednak dojde k porušení jejich tvaru, jednak se sníží moment hybnosti nově vzniklého objektu. Diskový tvar by měla spojená galaxie získat zpět působením odstředivých sil. Pokud je ale moment hybnosti příliš nízký, galaxie rotuje pomaleji a disk se nezformuje.

V rámci aktuální studie vedl Kroupův doktorand Moritz Haslbauer mezinárodní výzkumnou skupinu zaměřenou na výzkum vývoje vesmíru prostřednictvím superpočítačových simulací. Výpočty jsou založené na standardním kosmologickém modelu a ukazují, jaké galaxie by dnes měly existovat v souladu s teorií. Výsledky se pak porovnávají s nejpřesnějšími současnými pozorováními skutečného stavu, která jsme schopni ze Země získat.

Mezi predikcí a realitou se podle Haslbauera našly výrazné nesrovnalosti: „Plochých diskových galaxií je zřejmě mnohem více, než by se dalo teorií vysvětlit.“ Kvalita simulací je pochopitelně i na dnešních superpočítačích omezena. Teoretický počet galaxií by tedy mohl být podhodnocen. „I když tento vliv zohledníme, rozdíl mezi teorií a pozorováním zůstává velký,“ upozorňuje Haslbauer.

Jiný pohled nabízí alternativa bez přítomnosti temné hmoty. Podle takzvané teorie MOND (MilgrOmiaN Dynamics) se galaxie nerozrůstají srážkami mezi sebou. Místo toho jsou tvořeny rotujícími plynnými oblaky, které se stávají hustšími a hustšími, a dále se zvětšují pohlcováním plynu ze svého okolí. Srážky velkých galaxií jsou v MOND vesmíru ojedinělé. „Naše bonnsko-pražská výzkumná skupina je unikátní tím, že jako jediná dokáže kompletně propočítat podobu vesmíru bez temné hmoty,“ vysvětluje Kroupa. Předpoklady MOND jsou podle něj konzistentní s tím, co můžeme vidět ve skutečnosti.

Ani s využitím MOND zatím není mechanismus růstu galaxií úplně jasný. Navíc za určitých podmínek pro MOND neplatí Newtonův gravitační zákon a musel by se upravit. To by mělo dalekosáhlé následky pro ostatní oblasti fyziky. „Teorie MOND řeší všechny známé extragalaktické kosmologické problémy, přestože byla původně formulována jen pro galaxie,“ dodává dr. Indranil Banik. „Naše studie ukazuje, že mladí vědci a mladé vědkyně mají stále příležitost významně přispět k základům fyziky,“ uzavírá Kroupa.

OPMK, podle tiskové zprávy Universität Bonn

Úvodní snímek: David Dayag, Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)