Vyslovte slovo „antihmota“ a okamžite si ľudia pomyslia na sci-fi - anti-vesmíry, palivo pre motory Enterprise s osnovnými rýchlosťami atď. Antihmota sa skladá z elementárnych častíc, z ktorých každá má rovnakú hmotnosť ako ich náprotivky - protóny, neutróny a elektróny - ale opačné náboje a magnetické vlastnosti. Keď sa častice hmoty a antihmoty zrážajú, navzájom sa ničia a produkujú energiu podľa Einsteinovej slávnej rovnice E = mc2. Antihmota však nie je niečo, čo je k dispozícii v každom rohu drogérie (a ani plutónium, aby pokračovalo s témou filmu), a okolo toho veľa nie je, tak sa zdá. Ale podľa teórie to tak nebolo vždy a vedci používajú röntgenové observatórium Chandra na hľadanie dôkazov o antihmote, ktorá bola prítomná vo veľmi ranom vesmíre. A nejde o ľahkú prácu ...
Podľa modelu Veľkého tresku bol vesmír krátko po Veľkom tresku zaplavený časticami hmoty aj antihmoty. Väčšina tohto materiálu bola zničená, ale pretože tu bolo o niečo viac ako antihmota - menej ako jedna časť na miliardu - zostala pozadu iba hmota, aspoň v miestnom vesmíre.
Predpokladá sa, že stopové množstvá antihmoty sú produkované silnými javmi, ako sú napríklad relativistické prúdy poháňané čiernymi dierami a pulzary, zatiaľ však nebol zistený žiadny dôkaz o antihmote, ktorá zostala z detského vesmíru.
Ako mohol prežiť nejaký praveký antihmota? Hneď po Veľkom tresku sa považovalo za mimoriadne obdobie, nazývané inflácia, keď sa vesmír exponenciálne rozšíril za zlomok sekundy.
"Keby zhluky hmoty a antihmoty existovali vedľa seba pred infláciou, môžu byť teraz oddelené viac ako mierou pozorovateľného vesmíru, takže by sme ich nikdy nevideli stretnúť sa," uviedol Gary Steigman zo Štátnej univerzity v Ohiu, ktorý dirigoval štúdium. "Ale mohli by byť oddelené v menších mierkach, ako sú napríklad superklastre alebo klastre, čo je oveľa zaujímavejšia možnosť."
V takom prípade by zrážky medzi dvoma klastrami galaxií, najväčšími gravitačne viazanými štruktúrami vo vesmíre, mohli byť dôkazom antihmoty. Röntgenová emisia ukazuje, koľko horúceho plynu sa podieľa na takejto zrážke. Ak má nejaký plyn z niektorého zo zhlukov častice antihmoty, dôjde k zničeniu a röntgenové lúče budú sprevádzané lúčmi gama.
Steigman použil údaje, ktoré získal Chandra a teraz de-obiehal Compton Gamma Ray Observatory, na štúdium Bullet Cluster, kde sa dva veľké zhluky galaxií narazili do seba pri extrémne vysokých rýchlostiach. V pomerne krátkej vzdialenosti a s priaznivou orientáciou zboku pri pohľade zo Zeme poskytuje Bullet Cluster vynikajúce testovacie miesto na vyhľadávanie signálu antihmoty.
Vyskúšajte túto veľmi šikovnú animáciu zhlukov galaxií, ktoré sa navzájom zrážali.
„Je to najväčší rozsah, v akom sa tento test na antihmotu doteraz uskutočnil,“ uviedol Steigman, ktorého dokument bol uverejnený v časopise Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. "Hľadám, či by mohli existovať zhluky galaxií, ktoré sú vyrobené z veľkého množstva antihmoty."
Pozorované množstvo röntgenových lúčov od spoločnosti Chandra a nezistenie gama lúčov z údajov spoločnosti Compton ukazujú, že frakcia antihmoty v Bullet Cluster je menšia ako tri časti na milión. Simulácie zlúčenia Bullet Cluster okrem toho ukazujú, že tieto výsledky vylučujú akékoľvek významné množstvo antihmoty v mierkach približne 65 miliónov svetelných rokov, čo je odhad pôvodného oddelenia dvoch zrážaných klastrov.
"Kolízia hmoty a antihmoty je najúčinnejším procesom výroby energie vo vesmíre, ale to sa nemusí diať vo veľkých mierkach," uviedol Steigman. "Ale ja sa nevzdávam, pretože sa chystám pozrieť na iné zrážajúce sa klastre galaxií, ktoré boli nedávno objavené."
Nájdenie antihmoty vo vesmíre by vedcom mohlo povedať, ako dlho trvalo obdobie inflácie. „Úspech v tomto experimente, aj keď bol dlhý záber, by nás veľa naučil o najskorších fázach vesmíru,“ povedal Steigman.
Steigman uvalil prísnejšie obmedzenia na prítomnosť antihmoty v menších mierkach tým, že sa pozrel na jednotlivé klastre galaxií, ktoré nezahŕňajú také veľké nedávne kolízie.
Zdroj: Chandra / Harvard
