Temná hmota či skrytá hmota nebo též skrytá látka[2] je označení hypotetické formy hmoty, která má mít gravitační vliv na své okolí, ale neemituje světlo ani jiné elektromagnetické záření a není proto pozorovatelná jako běžná hmota. Název je odvozen od její vlastnosti, že „nesvítí“ a je pro elektromagnetické záření „průhledná“. Teorie temné hmoty slouží k vysvětlení některých kosmologických jevů, které nelze vysvětlit pomocí viditelné hmoty, např. některých vlastností galaxií a kup galaxií. Podle rychlosti teoretických částic této hmoty se rozlišuje horká temná hmota (HDM) a studená temná hmota (CDM), která je součástí standardního kosmologického modelu (ΛCMD).

O chybějící hmotě referoval už v roce 1932 Jan Oort a roku 1933 švýcarsko-americký astronom Fritz Zwicky, na základě nesrovnalosti při studiu rotací galaxií. Na rozdíl od temné energie není temná hmota rozložena v prostoru rovnoměrně. Díky přitažlivé gravitaci tvoří shluky podobně jako viditelná hmota, která je k těmto shlukům také přitahována. Některé novější výzkumy ukazují, že by temná hmota přece jen mohla mít vliv na elektromagnetické záření přítomné ve vesmíru – na polarizaci mikrovlnného pozadí.[3]

Podle posledních měření (reliktního záření a dle teorie velkého třesku) je nyní ve vesmíru temné hmoty kolem 23 %, zatímco nám známá baryonová hmota, z níž je složena většina objektů, které můžeme přímo či nepřímo pozorovat, má tvořit jen 4,8 % (ovšem skutečně pozorované jsou ovšem jen zhruba 2/3 této baryonové hmoty).[4] Zbytek vesmíru – 73 %, tedy největší část – tvoří takzvaná temná energie.[5] Předpokládá se ale, že v počátečních fázích vesmíru byl poměr zcela jiný.

Baryonová a nebaryonová temná hmota[editovat | editovat zdroj]

Předpokládá se, že malou částí temné hmoty může být i baryonová temná hmota (tzn. částice s poločíselným spinem složené ze tří kvarků). Tato hmota by měla vyzařovat nepatrné (nebo žádné) množství elektromagnetické energie. Do těchto objektů patří např. hnědí trpaslíci nebo masivní halo objekty (MACHO). Ale i plyn může tvořit podstatnou část hmoty galaxie.[6] Větší množství baryonové hmoty by mohly skrývat filamenty mezi galaxiemi.[7] Také bylo zjištěno, že přibližně polovina světla je absorbována prachovými částicemi.[8] Přesto se v mainstreamové teorii předpokládá, že drtivou většinu temné hmoty tvoří nebaryonová temná hmota, která není složena z atomů.

Kromě gravitačního působení, ovlivňujícího dynamiku galaxií, se dosud nepodařilo objevit jiné prokazatelné projevy nebaryonové temné hmoty,[9] což znemožňuje přesnou identifikaci její podstaty. Z pozorovaných náznaků elektromagnetických projevů a naopak vyloučení takových projevů v určitých pásmech lze pak stanovit omezení na možné stavební částice nebaryonové temné hmoty. Byly pozorovány možné projevy anihilace temné hmoty v radiových vlnách, konkrétně v mikrovlnném pásmu.[10][11][12][13] Naopak pozorování elektromagnetického pozadí v pásmu záření gama neukázalo žádný příspěvek od temné hmoty (např. z anihilace jejích částic), tedy který by korespondoval s jejím rozložením,[14] i když některá dřívější pozorování podobnou možnost naznačovala.[15][16] Je to ve shodě s dřívějšími výsledky z pozorování Fermiho vesmírného teleskopu.[17][18][19][20]

Nebaryonovou temnou hmotu rozdělujeme do tří uvažovaných skupin: horká temná hmota (HDM), chladná temná hmota (CDM) a teplá temná hmota (WDM), přičemž jsou možné i některé jejich kombinace.[21]