Podle vesmíru, který vidíme našimi teleskopy, musíme konstatovat, že nerozumíme tomu, jak působí gravitace mimo naši Sluneční soustavu. Hvězdy se pohybují kolem svých galaxií rychleji, než by měly; galaxie se pohybují ve svých kupách tak rychle, že by měly unikat do mezigalaktického prostoru; světelné paprsky, které procházejí oblastmi s vysokou hustotou galaxií, se ohýbají více, než předpovídá obecná teorie relativity.

Zdá se, že lépe nerozumíme historii vesmíru: po prvních okamžicích je zřejmě mnohem více prvotního deuteria a méně helia-4, než bychom měli očekávat vzhledem k množství hmoty, které pozorujeme; teplotní fluktuace kosmického mikrovlnného pozadí, které vzniklo v době, kdy se objevily první atomy, ukazují na přehustotu hmoty, která je nedostatečná pro vznik galaxií, které v současnosti pozorujeme. Navíc velkorozměrové struktury, které můžeme pozorovat a které zahrnují filamenty tvořené miliony galaxií a velké prázdnoty, nelze v našich počítačových simulacích reprodukovat za předpokladu množství baryonové hmoty (tj. protonů a neutronů) pozorovaného v prvotním vesmíru. A na závěr si nedokážeme představit ani pořadí vzniku struktur: pořadí, které předpovídáme (nejprve hvězdy, pak galaxie, kupy galaxií, superkupy a nakonec filamenty), nelze reprodukovat z kosmického mikrovlnného pozadí.

Jak jsme právě řekli: ničemu nerozumíme.

Pokud…

Pokud nepředpokládáme, že kromě baryonové hmoty existuje ještě jiný druh hmoty, druh hmoty, který téměř neinteraguje ani s baryony, ani se světlem. Tato hypotetická látka byla nazvána temnou hmotou… již před 84 lety! Temná hmota působí jako všelék: v podstatě napravuje všechno, nebo téměř všechno… ale za cenu toho, že se musíme smířit s tím, že jediným důkazem její existence, který máme, jsou právě popsané gravitační efekty.

Je tedy přirozené, že se komunita poněkud zběsile snaží pochopit, co je temná hmota zač. Jednou z nejpřijatelnějších hypotéz je, že by mohla být složena z nových, dosud neobjevených elementárních částic; mezi nimi mají v komunitě silnou podporu WIMPy (Weakly Interacting Massive Particles). Prostředkem k nalezení těchto WIMPů je pokusit se je produkovat ve srážkách uvnitř urychlovačů částic. Snažíme se také detekovat ty, které jsou kolem nás, pomocí identifikace jejich velmi vzácných interakcí s běžnou hmotou, což je metoda nazvaná „přímá detekce“. A konečně také hledáme efekty, které by měly produkovat, když se nahromadí uvnitř velkých astrofyzikálních objektů; v těchto prostředích je hustota temné hmoty dostatečná na to, aby částice anihilovaly, a měly by produkovat částice, které skutečně můžeme detekovat.

Skupina výzkumníků IFIC používá posledně jmenovanou metodu k hledání temné hmoty v datech neutrinového teleskopu ANTARES. V nedávném článku publikovaném v časopise Physics Letters B vědci ze skupiny ANTARES/KM3NeT při IFIC provedli pátrání po vysokoenergetických neutrinech přicházejících ze středu Mléčné dráhy… a žádný signál nenašli. To jim umožnilo stanovit velmi přísné limity pro anihilaci WIMP v centru Galaxie. Díky tomu, že se ANTARES nachází na severní polokouli Země, a může tedy optimálně pozorovat nebeskou jižní polokouli, kde se nachází střed Galaxie, jsou jeho výsledky velmi konkurenceschopné, dokonce lepší než výsledky jeho mnohem většího partnera, neutrinového teleskopu IceCube, který pracuje na jižním pólu, a dokonce lepší – v režimu velmi těžkých WIMPů – než nejmodernější meze stanovené detektory záření gama.

Tato práce, spolu s podobným hledáním na Slunci, byla hlavním tématem doktorské práce Christopha Tönnise, doktoranda programu Santiago Grisolia Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport de la Generalitat Valenciana, který byl veden výzkumnými pracovníky IFIC Juanem José Hernándezem Reyem a Juanem de Dios Zornoza Gómezem.