אמרו את המילה "אנטי-חומר" ומיד אנשים חושבים על מדע בדיוני - אנטי-יקומים, דלק למנועי המהירות של הארגון וכדומה. חומר אנטי-מורכב מורכב מחלקיקים אלמנטריים, שלכל אחד מהם יש מסה זהה למקביליהם של החומר המקביל - פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים - אך המטענים הפוכים ותכונות מגנטיות. כשחלקיקים וחומר אנטי-חומר מתנגשים, הם משמידים זה את זה ומייצרים אנרגיה על פי המשוואה המפורסמת של איינשטיין, E = mc2. אבל אנטי-חומר אינו דבר זמין בכל בית מרקחת בפינה (ואף אחד אינו פלוטוניום, להמשיך עם נושא הסרט) ואין בו הרבה מאוד דברים, כך נראה. אבל, לפי התיאוריה, זה לא תמיד היה כך, ומדענים משתמשים במצפה הרנטגן של צ'נדרה כדי לחפש עדויות לאנטי-חומר שנמצא ביקום המוקדם מאוד. וזו לא עבודה קלה ...
על פי מודל המפץ הגדול, היקום היה מלא בחלקיקים מחומר וגם באנטי-חומר זמן קצר לאחר המפץ הגדול. רוב החומר הזה השמיד, אך מכיוון שהיה מעט יותר חומר מאנטי-חומר - פחות מחלק אחד למיליארד - נשאר רק חומר מאחור, לפחות ביקום המקומי.
על פי ההערכה, כמויות עקבות של אנטי-חומר נוצרות כתוצאה מתופעות עוצמתיות כמו מטוסים רלטיביים המופעלים על ידי חורים שחורים ופולסארים, אך טרם נמצאו עדויות לאנטי-חומר שנשאר מהיקום התינוק.
איך יכול היה לשרוד אנטי-חומר קדמוני כלשהו? זמן קצר לאחר המפץ הגדול האמינה כי הייתה תקופה יוצאת דופן, המכונה אינפלציה, כאשר היקום התפשט באופן אקספוננציאלי תוך שבריר שנייה.
גארי סטיגמן מאוניברסיטת אוהיו, שניהל: "אם גושי חומר ואנטי-חומר היו קיימים זה ליד זה לפני האינפלציה, הם עשויים להיות מופרדים עכשיו יותר מהיקף היקום הנצפה, כך שלעולם לא נראה אותם נפגשים". המחקר. "אבל הם עשויים להיות מופרדים בקנה מידה קטן יותר, כמו אלה של superclusters או אשכולות, וזו אפשרות הרבה יותר מעניינת."
במקרה זה, התנגשויות בין שני אשכולות גלקסיה, המבנים הגדולים בכבידה בכבידה ביקום, עשויים להראות עדות לאנטי-חומר. פליטת רנטגן מראה כמה גז חם מעורב בהתנגשות כזו. אם בחלק מהגז משני האשכול יש חלקיקים של אנטי-חומר, אז תהיה השמדה וצילומי הרנטגן ילוו בקרני גמא.
סטיגמן השתמש בנתונים שהושגו על ידי צ'נדרה ועכשיו הם הובילו את מסלול המצפה של קומפטון גמא ריי כדי ללמוד את אשכול הכדורים, שם התנגשו זה בזה שני אשכולות גדולים של גלקסיות זו בזו במהירות גבוהה במיוחד. במרחק קרוב יחסית ועם כיוון צדדי לטובה כפי שנצפה מכדור הארץ, אשכול הכדורים מספק אתר מבחן מצוין לחיפוש האות לאיתור חומר.
בדוק את האנימציה המפוארת הזו של אשכולות גלקסיות שמתרסקות זו בזו.
"זו הסקאלה הגדולה ביותר עליה בוצעה אי פעם בדיקה זו למניעת חומר", אמר סטיגמן, שמאמרו פורסם בכתב העת Journal of Cosmology and Astro Particle Physics. "אני מחפש לראות אם יתכן שיש אשכולות גלקסיות שעשויות מכמויות גדולות של אנטי-חומר."
הכמות שנצפתה בצילומי רנטגן מצ'נדרה ואי גילוי קרני הגמא מנתוני קומפטון מראים כי חלק האנטי-חומר באשכול הבולטות הוא פחות משלושה חלקים למיליון. יתרה מזאת, הדמיות של מיזוג אשכול כדורים מראות כי תוצאות אלה שוללות כמויות משמעותיות של אנטי-חומר על סולמות של כ -65 מיליון שנות אור, הערכה של ההפרדה המקורית של שני האשכולים המתנגשים.
"התנגשות של חומר ואנטי-חומר הוא התהליך היעיל ביותר לייצור אנרגיה ביקום, אבל זה פשוט לא יכול לקרות בסולם גדול מאוד", אמר סטיגמן. "אבל אני עדיין לא מוותר בזמן שאני מתכנן להסתכל על אשכולות גלקסיות מתנגשות אחרות שהתגלו לאחרונה."
מציאת אנטי-חומר ביקום עשויה לספר למדענים כמה זמן נמשכה תקופת האינפלציה. "הצלחה בניסוי זה, על אף שצילום ארוך, היה מלמד אותנו רבות על השלבים המוקדמים ביותר ביקום," אמר סטיגמן.
אילוצים הדוקים יותר הושם על ידי סטיגמן בנוכחות נוגד חומר בקנה מידה קטן יותר על ידי התבוננות באשכולות גלקסיות בודדות שאינן כרוכות בהתנגשויות כה גדולות ועתידות.
מקור: צ'נדרה / הרווארד
