Recite besedo "antimaterija" in takoj pomislijo na znanstveno fantastiko - proti-vesolje, gorivo za Enterprise-ove motorje s hitrostjo in tako naprej. Antimaterija je sestavljena iz elementarnih delcev, od katerih ima vsak enako maso kot njihovi ustrezni snovi - protoni, nevtroni in elektroni - vendar z nasprotnimi naboji in magnetnimi lastnostmi. Ko se delci materije in antimaterije trčijo, se med seboj uničijo in proizvajajo energijo po Einsteinovi znani enačbi, E = mc2. Ampak antimaterija ni nekaj, kar je na voljo v vsaki drogeriji (in niti plutonij, če nadaljujemo s temo filma), in okoli tega ni prav veliko, tako se zdi. Toda v skladu s teorijo ni bilo vedno tako in znanstveniki uporabljajo rendgenski observatorij Chandra za lov na dokaze o antimateriji, ki je bila prisotna v zelo zgodnjem vesolju. In to ni enostavno delo ...
Po modelu Velikega poka je bilo vesolje nekaj delcev snovi in antimaterije kmalu po velikem udaru. Večino tega materiala smo uničili, a ker je bilo nekaj več kot antimaterija - manj kot en del na milijardo - je zaostala le zadeva, vsaj v lokalnem vesolju.
Verjame se, da količine antimaterije povzročajo močni pojavi, kot so relativistični curki, ki jih poganjajo črne luknje in pulsari, vendar še ni najdenih dokazov za antimaterijo, ki je ostala iz otroškega vesolja.
Kako je lahko preživela katera koli prvotna antimaterija? Takoj po velikem udaru je bilo izjemno obdobje, imenovano inflacija, ko se je Vesolje eksponentno razširilo v le delčku sekunde.
"Če bi pred inflacijo obstajali grozdi snovi in antimaterije, bi jih zdaj lahko ločili več kot lestvica opazovanega Vesolja, zato jih nikoli ne bi videli," se je pošalil Gary Steigman z univerze Ohio State, ki je vodil študij. "Lahko pa jih ločimo na manjših lestvicah, kot so na primer superklasterji ali grozdi, kar je veliko bolj zanimiva možnost."
V tem primeru bi lahko trki med dvema grozdovoma, ki so največji gravitacijsko vezani strukturi vesolja, pokazali proti antimateriji. Rentgenska emisija kaže, koliko vročega plina sodeluje v takem trčenju. Če ima nekaj plina iz katerega koli grozda delce antimaterije, bo prišlo do uničevanja in rentgenske žarke, ki jih spremljajo gama žarki.
Steigman je uporabil podatke, ki jih je pridobil Chandra in je zdaj razkrojil opazovalnico Compton Gamma Ray za proučevanje grozdja metakov, kjer sta se dve veliki grozdi galaksije z izjemno velikimi hitrostmi strmoglavili drug v drugega. Na relativno bližnji razdalji in z ugodno bočno usmerjenostjo, gledano z Zemlje, je Bullet Cluster odlična preizkusna lokacija za iskanje signala proti antimateriji.
Oglejte si to zelo privlačno animacijo grozdnih grozdov, ki se zrušijo drug v drugega.
"To je največja lestvica, nad katero je bil kdaj opravljen ta test na antimaterijo," je dejal Steigman, čigar prispevek je bil objavljen v Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. "Gledam, ali bi lahko obstajali grozdi galaksije, sestavljeni iz velikih količin antimaterije."
Opažena količina rentgenskih žarkov Chandra in ne zaznavanje gama žarkov iz Compton-ovih podatkov kažeta, da je delež antimaterije v Bullet grozdu manjši od treh delov na milijon. Poleg tega simulacije združitve Bullet Cluster kažejo, da ti rezultati izključujejo kakršne koli velike količine antimaterije v tehtnicah, približno 65 milijonov svetlobnih let, kar je ocena prvotne ločitve obeh trčnih grozdov.
"Trčenje snovi in antimaterije je najučinkovitejši postopek za pridobivanje energije v vesolju, vendar se preprosto ne zgodi na zelo velikih lestvicah," je dejal Steigman. "Ampak, še ne odneham, ko nameravam pogledati druge trke galaksij, ki se spopadajo, ki so bili nedavno odkriti."
Najdba antimaterije v vesolju bi lahko znanstvenikom povedala, kako dolgo je trajalo obdobje inflacije. "Uspeh v tem eksperimentu, čeprav bi bil dolg, bi nas naučil veliko o najzgodnejših fazah vesolja," je dejal Steigman.
Steigman je strožje omejitve glede prisotnosti antimaterije na manjših lestvicah postavil tako, da si je ogledal posamezne skupine galaksij, ki ne vključujejo tako velikih nedavnih trkov.
Vir: Chandra / Harvard
