Zgodni haloi tamne materije teški kao i zemlja i veliki poput našeg Sunčevog sustava bili su prve strukture koje su se formirale u svemiru, prema novim proračunima znanstvenika sa Sveučilišta u Zürichu, objavljenim u ovonedjeljnom izdanju Nature.
Naša vlastita galaksija još uvijek sadrži četveronoše ovih halola, s jednim za koje se očekuje da prolaze pored Zemlje svakih nekoliko tisuća godina, ostavljajući svijetli, prepoznatljiv trag gama zraka u svom zanosu, kažu znanstvenici. Iz dana u dan, na Zemlju i kroz naša tijela neprimijećene bezbroj čestica tamne materije padaju na Zemlju.
"Ovi haloi tamne materije bili su gravitacijsko 'ljepilo' koje je privlačilo običnu materiju, što je na kraju omogućilo formiranje zvijezda i galaksija", rekao je prof. Ben Moore s Instituta za teorijsku fiziku na Sveučilištu u Zurichu, koautor časopisa Nature , "Te su građevine, građevni blokovi svega što danas vidimo, počele formirati rano, tek oko 20 milijuna godina nakon velikog praska."
Tamna tvar čini preko 80 posto mase svemira, ali njegova je priroda nepoznata. Čini se da se suštinski razlikuje od atoma koji čine materiju oko nas. Tamna materija nikada nije otkrivena izravno; njegova prisutnost zaključuje se gravitacijskim utjecajem na običnu materiju.
Zurichski su znanstvenici svoj izračun temeljili na vodećem kandidatu za tamnu tvar, teorijskoj čestici koja se zove neutralino, za koju se mislilo da je stvorena u velikom prasku. Njihovi rezultati podrazumijevali su višemjesečno probijanje broja na zBoxu, novom superračunalu koje su Moore i Drs dizajnirali i izgradili na Sveučilištu u Zürichu. Joachim Stadel i Juerg Diemand, koautori izvještaja.
"Sve do 20 milijuna godina nakon velikog praska, svemir je bio gotovo gladak i homogen?", Rekao je Moore No, mala neravnoteža u raspodjeli materije omogućila je gravitaciji stvaranje poznate strukture kakvu danas vidimo. Regije veće gustoće mase privukle su više materije, a regije manje gustoće izgubljene tvari. Tamna materija stvara gravitacijske jažice u prostoru i obična materija se u njih ulijeva. Galaksije i zvijezde su se počele oblikovati kao rezultat 500 milijuna godina nakon velikog praska, dok svemir ima 13,7 milijardi godina.
Koristeći zBox superračunalo koje je koristilo snagu 300 Athlon procesora, tim je izračunao kako će se s vremenom razvijati neutralno stvoreni u velikom prasku. Neutralan je odavno favoriziran kandidat za "hladnu tamnu tvar", što znači da se ne kreće brzo i može se skupiti kako bi stvorio gravitacijski bunar. Neutralno još nije otkriveno. Ovo je predložena „supersimetrična“ čestica, dio teorije koja pokušava ispraviti nedosljednosti u standardnom modelu elementarnih čestica.
Posljednja dva desetljeća znanstvenici su vjerovali da bi neutralno tijelo danas moglo formirati ogromne haloe tamne materije i omatati čitave galaksije. Ono što je proizašlo iz računanja superkompjutera zBox tima iz Züricha tri su nove činjenice: prvo su se formirali haloi zemljine mase; ove strukture imaju izrazito guste jezgre koje omogućuju kvadrilionima da su preživjeli vijeke u našoj galaksiji; također se ovi minijaturni haloi tamne materije kreću kroz galaksije domaćina i komuniciraju s običnom materijom dok prolaze. Moguće je čak da bi ovi haloi mogli uznemiriti Oortov kotarijski oblak daleko izvan Plutona i poslati krhotine kroz naš Sunčev sustav.
"Otkrivanje ovih neutralnih haloa je teško, ali moguće", rekao je tim. Halosi neprestano emitiraju gama zrake, oblik najveće energije svjetla, koji nastaju kada se neutralisti sudaraju i samoiscjeljuju.
„Prolaz u našem životnom vijeku (da smo sretni) bio bi dovoljno blizu da bismo lako vidjeli svijetli trag gama zraka“, rekao je Diemand, sada na kalifornijskom sveučilištu u Santa Cruzu.
Najbolja šansa za otkrivanje neutralinosa je, međutim, u galaktičkim centrima, gdje je gustoća tamne materije najveća, ili u centrima ovih migrantskih neutralnih haloa Zemljine mase. Gustije regije pružit će veću vjerojatnost neutralnih sudara, a time i više gama zraka. "To bi i dalje bilo teško otkriti, poput pokušaja ugledanja svjetlosti jedne svijeće postavljene na Plutonu", rekao je Diemand.
NASA-ina GLAST misija, planirana za lansiranje 2007. godine, bit će sposobna otkriti te signale ako postoje. Nadzemne gama-zračne opservatorije poput VERITAS-a ili MAGIC-a također bi mogle otkriti gama zrake iz neutralnih interakcija. U sljedećih nekoliko godina Veliki hadronski sudarač u CERN-u u Švicarskoj potvrdit će ili isključiti koncepte supersimetrije.
Slike i računalne animacije neutralne halo i rane strukture u svemiru temeljene na računalnim simulacijama dostupne su na http://www.nbody.net
Albert Einstein i Erwin Schr? Dinger bili su među dosadašnjim profesorima koji su radili na Institutu za teorijsku fiziku na Sveučilištu u Zürichu, koji su dali značajan doprinos našem razumijevanju podrijetla svemira i kvantne mehanike. 2005. godina je stogodišnjica Einsteinova najistaknutijeg rada u kvantnoj fizici i relativnosti. 1905. Einstein je doktorirao na Sveučilištu u Zürichu i objavio tri rada koja se mijenjaju u znanosti.
Napomena urednicima: Inovativni superračunalo koje su dizajnirali Joachim Stadel i Ben Moore je kocka od 300 Athlon procesora međusobno povezanih dvodimenzionalnom mrežom velike brzine tvrtke Dolphin / SCI, a hlađen je patentiranim sustavom protoka zraka. Pojedinosti potražite na http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/. Stadel, koji je vodio projekt, napomenuo je: "Bio je zastrašujući zadatak sastaviti superračunalo svjetske klase iz tisuća komponenti, ali kada je dovršen, bio je najbrži u Švicarskoj i superračunalo najveće gustoće na svijetu. Paralelni simulacijski kôd koji koristimo dijeli izračunavanje distribucijom zasebnih dijelova svemira modela u različite procesore. "
Izvorni izvor: Institut za teorijsku fiziku? Saopćenje za novosti Sveučilišta u Zürichu
