Izgovorite riječ "antimaterija" i ljudi odmah pomisle na znanstvenu fantastiku - protiv svemira, kao gorivo za Enterpriseove motore s osnova brzine i tako dalje. Antimaterija se sastoji od elementarnih čestica, od kojih svaka ima istu masu kao i odgovarajuće materije - protoni, neutroni i elektroni - ali su suprotnih naboja i magnetskih svojstava. Kada se čestice materije i antimaterije sudaraju, one uništavaju jedna drugu i proizvode energiju prema Einsteinovoj poznatoj jednadžbi, E = mc2. Ali antimaterija nije nešto što je dostupno u svakom kutku ljekarne (a nije plutonijum da nastavimo s temom filma) i nema ih baš puno, čini se. Ali, prema teoriji, nije uvijek bilo tako, a znanstvenici koriste rendgenski opservatorij Chandra u potrazi za antimaterijom koja je bila prisutna u vrlo ranom svemiru. A to nije lak posao ...
Prema modelu Velikog praska, Svemir je zasijao u česticama materije i antimaterije nedugo nakon Velikog praska. Većina ovog materijala je uništena, ali zato što je bilo malo više materije nego antimaterije - manje od jednog dijela na milijardu - zaostala je samo materija, barem u lokalnom Svemiru.
Smatra se da količine antimaterije u tragovima proizvode snažne pojave poput relativističkih mlaznica koje pokreću crne rupe i pulsari, ali još uvijek nisu pronađeni dokazi za antimateriju koja je ostala iz dječjeg svemira.
Kako je bilo koja iskonska antimaterija preživjela? Vjerojatno je nakon Velikog praska nastupilo izvanredno razdoblje, zvano inflacija, kada se Svemir eksponencijalno proširio u samo djeliću sekunde.
"Ako su gomile materije i antimaterije postojale jedna pored druge prije inflacije, sada bi ih mogle biti razdvojene više nego što je ljestvica promatranog Univerzuma, pa ih nikada ne bismo vidjeli", rekao je Gary Steigman sa Sveučilišta Ohio State University, koji je vodio studija. "Ali oni bi mogli biti odvojeni na manjim mjerilima, poput superklastera ili klastera, što je mnogo zanimljivija mogućnost."
U tom slučaju, sudari dvaju galaksijskih klastera, najveće gravitacijski vezane strukture u Svemiru, mogli bi pokazati dokaz protiv antimaterije. Rendgenska emisija pokazuje koliko je vrućeg plina uključeno u takav sudar. Ako neki dio plina iz bilo kojeg klastera ima čestice antimaterije, doći će do uništenja i X-zrake će biti popraćene gama zrakama.
Steigman je koristio podatke dobivene od Chandra i sada je napustio orbitu Compton Gamma Ray Observatory za proučavanje grozda metaka, gdje su se dva velika grozda galaksija srušila jedno u drugo pri izuzetno velikim brzinama. Na relativno bliskoj udaljenosti i povoljnoj bočnoj orijentaciji gledano sa Zemlje, Bullet Cluster pruža izvrsno testiranje za traženje signala za antimateriju.
Pogledajte ovu vrlo sjajnu animaciju galaksijskih klastera koji se sudaraju jedno u drugo.
"Ovo je najveća ljestvica nad kojom se ovaj test na antimateriju ikada učinio", rekao je Steigman, čiji je rad objavljen u časopisu Cosmology and Astroparticle Physics. "Gledam da li mogu postojati grozdovi galaksija koji se sastoje od velike količine antimaterije."
Promatrana količina rendgenskih zraka iz Chandra i neotkrivanje gama zraka iz Comptonovih podataka pokazuju da je antimaterijska frakcija u grozdanskom klasteru manja od tri dijela na milijun. Štoviše, simulacije spajanja Bullet Cluster pokazuju da ti rezultati isključuju bilo kakve značajne količine antimaterije u odnosu na skale od oko 65 milijuna svjetlosnih godina, što je procjena izvornog odvajanja dva sudara.
"Sudar materije i antimaterije je najučinkovitiji postupak za stvaranje energije u Svemiru, ali on se jednostavno ne može dogoditi na vrlo velikim mjerilima", rekao je Steigman. "Ali ne odustajem još od trenutka kada planiram pogledati druge nakupine galaksija koje se sudaraju nedavno otkrivene."
Pronalazak antimaterije u svemiru mogao bi znanstvenicima otkriti koliko je trajalo razdoblje inflacije. „Uspjeh u ovom eksperimentu, iako je dugačak pokušaj, naučio bi nas mnogo o najranijim fazama svemira“, rekao je Steigman.
Steigman je stegao čvršća ograničenja na prisutnost antimaterije na manjim mjerilima gledajući pojedinačne nakupine galaksija koji ne uključuju tako velike nedavne sudare.
Izvor: Chandra / Harvard
