Podle nových výpočtů od vědců z Curyšské univerzity, zveřejněných v tomto týdnu vydání časopisu Nature, byly strašidelné halou temné hmoty tak těžké jako Země a tak velké jako naše sluneční soustava.
Naše vlastní galaxie stále obsahuje kvadriliony těchto halos, z nichž jedna se očekává, že Zem projde každých několik tisíc let, a zanechávají po ní jasnou detekovatelnou stopu paprsků gama, říkají vědci. Každodenně prší na Zemi a nezjištěno nespočet náhodných částic temné hmoty.
"Tyto halo s temnou hmotou byly gravitačním" lepidlem ", které přitahovalo obyčejnou hmotu a nakonec umožnilo vznik hvězd a galaxií," uvedl prof. Ben Moore z Ústavu teoretické fyziky na univerzitě v Curychu, spoluautor zprávy o přírodě . "Tyto struktury, stavební kameny všeho, co dnes vidíme, se začaly formovat brzy, asi 20 milionů let po velkém třesku."
Temná hmota tvoří více než 80 procent hmoty vesmíru, ale její povaha není známa. Vypadá to, že se podstatně liší od atomů, které tvoří hmotu všude kolem nás. Temná hmota nebyla nikdy detekována přímo; jeho přítomnost je odvozena z jeho gravitačního vlivu na obyčejnou hmotu.
Vědci z Curychu založili svůj výpočet na vedoucím kandidátovi temné hmoty, teoretické částici zvané neutino, která byla považována za vytvořenou ve velkém třesku. Jejich výsledky znamenaly několik měsíců, kdy se počet křupal na zBoxu, novém superpočítači, který na univerzitě v Curychu navrhli a postavili Moore a Drs. Joachim Stadel a Juerg Diemand, spoluautoři zprávy.
„Až do 20 milionů let po velkém třesku byl vesmír téměř hladký a homogenní?“ Řekl Moore. Ale malá nerovnováha v distribuci hmoty umožnila gravitaci vytvořit známou strukturu, kterou dnes vidíme. Oblasti s vyšší hmotností přitahovaly více hmoty a oblasti s nižší hustotou ztratily hmotu. Temná hmota vytváří gravitační studny v prostoru a do nich proudí obyčejná hmota. Galaxie a hvězdy se začaly tvořit asi 500 milionů let po velkém třesku, zatímco vesmír je starý 13,7 miliard let.
Použitím superpočítače zBox, který využil sílu 300 procesorů Athlon, vypočítal tým, jak se vyvíjí neutinos vytvořený ve velkém třesku v průběhu času. Neutino je již dlouho oblíbeným kandidátem na „studenou temnou hmotu“, což znamená, že se nepohybuje rychle a může se shlukovat, aby vytvořil gravitační studnu. Neutinoino ještě nebylo detekováno. Toto je navrhovaná „supersymetrická“ částice, část teorie, která se pokouší napravit nekonzistence ve standardním modelu elementárních částic.
V posledních dvou desetiletích vědci věřili, že neutrální inokula mohou dnes tvořit obrovské halopy temné hmoty a obalovat celé galaxie dnes. Z výpočtu superpočítače zBoxu v Zurichu vyplynuly tři nová a hlavní fakta: halo s hmotností Země se vytvořilo jako první; tyto struktury mají extrémně hustá jádra umožňující kvadrilionům přežít věky v naší galaxii; také tyto „miniaturní“ halosy temné hmoty se pohybují skrze své hostitelské galaxie a při průchodu komunikují s obyčejnou hmotou. Je dokonce možné, že tyto haloy by mohly narušit Oortův kometární mrak daleko za Plutem a poslat trosky naší sluneční soustavou.
„Detekce těchto halogénů s neutinoskupinami je obtížná, ale možná“, řekl tým. Halogeny neustále vyzařují gama paprsky, což je forma energie s nejvyšší energií, která se vytváří, když se srazí neutinos a dojde k jejich zničení.
"Procházející halo v našem životě (pokud budeme mít takové štěstí), bude dost blízko, abychom mohli snadno vidět jasnou stopu gama paprsků," řekl Diemand, nyní na Kalifornské univerzitě v Santa Cruz.
Nejlepší šance na detekci neutrálních látek je však v galaktických centrech, kde je hustota temné hmoty nejvyšší, nebo ve střediscích těchto migrujících halonů s neutrálními atomy Země. Hustější regiony poskytnou větší šanci na neutinolové kolize a tím více gama paprsků. "To by bylo stále obtížné odhalit, jako by se pokusilo vidět světlo jediné svíčky umístěné na Plutu," řekl Diemand.
Mise NASA GLAST, plánovaná na spuštění v roce 2007, bude schopna tyto signály detekovat, pokud existují. Pozemní observatoře gama paprsků, jako jsou VERITAS nebo MAGIC, by také mohly detekovat gama paprsky z interakcí neutinoidů. V příštích několika letech Velký Hadron Collider v CERN ve Švýcarsku potvrdí nebo vyloučí koncepty supersymetrie.
Obrázky a počítačové animace neutrálního halo a rané struktury ve vesmíru založené na počítačových simulacích jsou k dispozici na adrese http://www.nbody.net.
Albert Einstein a Erwin Schringeringer byli mezi předchozími profesory pracujícími v Institutu pro teoretickou fyziku na univerzitě v Curychu, kteří významně přispěli k pochopení původu vesmíru a kvantové mechaniky. Rok 2005 je sté výročí Einsteinovy nejvýznamnější práce v kvantové fyzice a relativitě. V roce 1905 získal Einstein doktorát na univerzitě v Curychu a vydal tři vědecky měnící články.
Poznámka pro editory: Inovativní superpočítač navržený Joachim Stadel a Ben Moore je krychle 300 procesorů Athlon propojených dvourozměrnou vysokorychlostní sítí od Dolphin / SCI a chlazených patentovaným systémem proudění vzduchu. Další podrobnosti naleznete na adrese http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/. Stadel, který projekt vedl, poznamenal: „Byl to skličující úkol sestavit prvotřídní superpočítač z tisíců komponent, ale když byl dokončen, byl nejrychlejší ve Švýcarsku a světovým nejvyšším hustotním superpočítačem. Paralelní simulační kód, který používáme, rozděluje výpočet distribuováním samostatných částí modelového vesmíru do různých procesorů. “
Původní zdroj: Ústav teoretické fyziky? Tisková zpráva univerzity v Curychu
