Řekněte slovo „antihmota“ a lidé okamžitě přemýšlejí o sci-fi - anti-vesmíry, palivo pro motory warp-speed Enterprise atd. Antihmota je tvořena elementárními částicemi, z nichž každá má stejnou hmotnost jako jejich protějšky odpovídající hmoty - protony, neutrony a elektrony - ale opačné náboje a magnetické vlastnosti. Když se částice hmoty a antihmoty srazí, vzájemně se ničí a produkují energii podle Einsteinovy slavné rovnice E = mc2. Antihmota však není něco, co je k dispozici v každém rohu lékárny (a není ani plutonia, aby pokračovalo s tématem filmu), a kolem toho není moc, takže to vypadá. Ale podle teorie to tak vždy nebylo a vědci používají rentgenovou observatoř Chandra k lovu důkazů o antihmotě, která byla přítomna ve velmi raném vesmíru. A není to snadná práce ...
Podle modelu Velkého třesku byl vesmír krátce po Velkém třesku zaplaven částicemi hmoty i antihmoty. Většina z tohoto materiálu byla zničena, ale protože tam bylo o něco více než antihmota - méně než jedna část na miliardu - zůstala pouze hmota, alespoň v místním vesmíru.
Předpokládá se, že stopová množství antihmoty jsou produkována silnými jevy, jako jsou relativistické trysky poháněné černými dírami a pulsary, ale zatím nebyl nalezen žádný důkaz o antihmotě zbývající z kojeneckého vesmíru.
Jak mohl nějaký prapůvodní antihmota přežít? Těsně po Velkém třesku se věřilo, že nastane mimořádné období zvané inflace, kdy se vesmír exponenciálně rozšířil za zlomek vteřiny.
"Pokud před inflací existovaly vedle sebe shluky hmoty a antihmoty, mohou být nyní odděleny více než měřítkem pozorovatelného vesmíru, takže bychom je nikdy neviděli setkat se," řekl Gary Steigman ze Státní univerzity v Ohiu, který řídil studie. "Mohou však být odděleny v menších měřítcích, jako jsou například superklastry nebo klastry, což je mnohem zajímavější možnost."
V tom případě by kolize mezi dvěma klastry galaxií, největšími gravitačně vázanými strukturami ve vesmíru, mohla prokázat antihmotu. Rentgenová emise ukazuje, kolik horkého plynu se podílí na takové kolizi. Pokud část plynu z obou skupin obsahuje částice antihmoty, dojde k zničení a rentgenové paprsky budou doprovázeny paprsky gama.
Steigman použil data získaná Chandrou a nyní de-obíhající Compton Gamma Ray Observatory ke studiu Bullet Cluster, kde dvě velké shluky galaxií narazily do sebe při extrémně vysokých rychlostech. V relativně krátké vzdálenosti a s příznivou orientací na bok při pohledu ze Země poskytuje Bullet Cluster vynikající testovací místo pro vyhledávání signálu antihmoty.
Podívejte se na tuto velmi šikovnou animaci shluků galaxií, které do sebe narážely.
"Toto je největší měřítko, v jakém byl tento test na antihmotu kdy proveden," řekl Steigman, jehož příspěvek byl publikován v Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. "Hledám, jestli by mohly existovat nějaké shluky galaxií, které jsou vyrobeny z velkého množství antihmoty."
Pozorované množství rentgenových paprsků od společnosti Chandra a nedetekování paprsků gama z dat společnosti Compton ukazují, že frakce antihmoty v Bullet Cluster je menší než tři díly na milion. Simulace sloučení Bullet Cluster navíc ukazují, že tyto výsledky vylučují jakákoli významná množství antihmoty v měřítcích asi 65 milionů světelných let, což je odhad původního oddělení dvou kolidujících shluků.
"Kolize hmoty a antihmoty je nejúčinnějším procesem výroby energie ve vesmíru, ale to se nemusí stát ve velkém měřítku," řekl Steigman. "Ale zatím se nevzdávám, protože se chystám podívat na další střety galaxií, které byly nedávno objeveny."
Nalezení antihmoty ve vesmíru může vědcům říci, jak dlouho trvalo inflační období. "Úspěch v tomto experimentu, i když byl dlouhý pokus, by nás hodně naučil o nejranějších stádiích vesmíru," řekl Steigman.
Steigman uvalil přísnější omezení na přítomnost antihmoty v menších měřítcích tím, že se podíval na jednotlivé klastry galaxií, které nezahrnují tak velké nedávné srážky.
Zdroj: Chandra / Harvard
