Jen méně než 5 % celého vesmíru je tvořeno běžnou, viditelnou hmotou; zbývající část se skládá z temná energie (68%) a temné hmoty (27%). Není proto divu, že porozumění této větší části, z níž se vesmír skládá, patří mezi hlavní cíle astrofyziky a kosmologie. Federico Urban z Fyzikálního ústavu je čerstvým držitelem grantu z fondů EHP a Norska na podporu mezinárodní spolupráce, která se zabývá několika konkrétními aspekty temné hmoty.
„Díky tomuto grantu jsem mohl v září v Praze zorganizovat zahajující tematický workshop, kterého se zúčastnilo 13 mezinárodních přednášejících a 27 účastníků, po němž následovalo několik týdenních zahraničích návštěv vědců ze tří zúčastněných institucí: z Fyzikálního ústavu AV ČR, z Institutu teoretické astrofyziky v Oslu a z Centra pro astrofyziku a kosmologii Islandské univerzity v Rejkjavíku. „Smyslem těchto návštěv bylo zaškolit místní skupiny prostřednictvím specializovaných přednášek a konzultací,“ vysvětluje Urban.
Badatelské skupiny z těchto institucí se zaměřují na vlastnosti a ověřování ultralehké temné hmoty – coby jedné z tříd modelů temné hmoty – a na související témata, kterými jsou kontrolní mechanismy a modifikovaná gravitace. Jejich výzkumná činnost zahrnuje vývoj zdokonalených výpočetních nástrojů pro simulaci místní struktury vesmíru v daných modelech.
Cílem projektu je pochopit, zda je temná hmota tvořena částicemi, a pokud ano, zda se jedná o částice s velmi nízkou hmotností, nebo zda je temná hmota ve své podstatě zcela jiného charakteru. Aby vědci dokázali rozlišili, která z těchto možností je ta správná, musejí vypracovat několik teoretických modelů a následně vytvořit rozsáhlé simulace, kterými budou funkčnost těchto modelů ověřovat. Konečnou etapou projektu bude propojení veškerých informací pocházejících z teoretických modelů i simulací a prověření těchto informací na základě kosmologických dat.
Protože zúčastnění vědci pracují na souvisejících tématech a všechny tři skupiny mají podobné, i když ne zcela stejné znalosti dané problematiky, je cílem projektu také vzájemné doplňování odborných kapacit. Díky získanému grantu mohou vědci absolvovat zaškolení a vyměňovat si praktické dovednosti například ohledně způsobu, jak vyvíjet speciální počítačové kódy pro simulace temné hmoty.
Všechny tři skupiny pracují na modelech nacházejících se na rozhraní mezi teoriemi temné hmoty a modifikované gravitace, pomocí nichž se snaží překonat Einsteinovu obecnou teorii relativity. Tým v Praze se zaměřuje jak na formální aspekty, tak na astrofyzikální a kosmologické ověřování těchto teorií; v Oslu oproti tomu pracují na velkých kosmologických simulacích, do kterých zapracovávají vlivy modifikované gravitace, a vědci v Rejkjavíku jsou zase odborníky na simulaci galaxií a klastrů s různými typy teorií temné hmoty. Celý projekt tak využívá soustavu tří metod, řešících stejný problém, pouze zapsaný v různých jazycích, kterými jsou vysvětlovány různé jevy.