הילות רפאים של חומר אפל כבדים כמו כדור הארץ וגודלו כמו מערכת השמש שלנו היו המבנים הראשונים שנוצרו ביקום, על פי חישובים חדשים של מדענים מאוניברסיטת ציריך, שפורסמו בגיליון השבוע של הטבע.
הגלקסיה שלנו כוללת עדיין רביעיות של הילות אלה עם כזו שצפויה לעבור בכדור הארץ כל כמה אלפי שנים, ותשאיר מסלול בהיר וניתן להבחנה של קרני גאמה בעקבותיה, אומרים המדענים. יום-יום אינספור חלקיקים של חומר אפל אקראי גשמים על פני כדור הארץ ודרך גופנו לא אותרו.
פרופ 'בן מור מהמכון לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת ציריך, מחבר משותף לדו"ח הטבע, אמר: "הילות החומר האפל הללו היו' הדבק 'הכבידתי שמשך אליו חומר רגיל, ובסופו של דבר איפשר להיווצר כוכבים וגלקסיות. . "המבנים האלה, אבני הבניין של כל מה שאנחנו רואים היום, החלו להיווצר מוקדם, רק כ -20 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול."
חומר אפל מהווה מעל 80 אחוז ממסת היקום, ובכל זאת טבעו אינו ידוע. נראה שזה שונה מהותית מהאטומים המרכיבים את החומר סביבנו. חומר אפל מעולם לא התגלה ישירות; נוכחותה נובעת מהשפעתה הכבדית על חומר רגיל.
מדעני ציריך ביססו את חישובם על המועמד המוביל לחומר אפל, חלקיק תיאורטי המכונה נייטרלינו, שנחשבו שנוצרו במפץ הגדול. תוצאותיהם כללו מספר חודשים של ריסוק מספרים ב- zBox, מחשב-על חדש שתוכנן ונבנה באוניברסיטת ציריך על ידי מור וד"ר. יואכים שטדל ויורג דיאמנד, מחברים משותפים לדו"ח.
"עד 20 מיליון שנה אחרי המפץ הגדול, היקום היה כמעט חלק והומוגני?", אמר מור. אולם חוסר איזון קל בהתפלגות החומר איפשר לכוח המשיכה ליצור את המבנה המוכר שאנו רואים כיום. אזורים בעלי צפיפות מסה גבוהה יותר משכו יותר חומר, ואזורים עם צפיפות נמוכה יותר איבדו חומר. חומר אפל יוצר בארות כבידה בחלל והחומר הרגיל זורם לתוכם. גלקסיות וכוכבים החלו להיווצר כתוצאה כ -500 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול, ואילו היקום בן 13.7 מיליארד שנה.
באמצעות מחשב העל zBox שרתם את כוחם של 300 מעבדי אתלון, הצוות חישב כיצד יתפתחו נייטרלינים שנוצרו במפץ הגדול לאורך זמן. הנייטרלינו היה זה מכבר מועמד מועדף ל"חומר אפל קר ", מה שאומר שהוא לא זז במהירות ויכול להתגבש יחד כדי ליצור באר כבידה. הנייטרלינו טרם התגלה. זהו חלקיק "סופר-סימטרי" מוצע, חלק מתיאוריה שמנסה לתקן חוסר עקביות במודל הסטנדרטי של חלקיקים יסודיים.
בשני העשורים האחרונים מדענים האמינו כי נייטרלינו יכול ליצור הילות ענקיות של חומר אפל ולעטף גלקסיות שלמות כיום. מה שעולה מחישוב מחשב העל של ה- ZBox של צוות ציריך הם שלוש עובדות חדשות ובולטות: הילות מסת אדמה נוצרו ראשונה; למבנים אלה יש ליבות צפופות ביותר המאפשרות שרבע המיליארדים שרדו את הדורות בגלקסיה שלנו; גם הילות החומר האפלוליות "המיניאטוריות" הללו עוברות דרך הגלקסיות המארחות שלהם ומתקיימות אינטראקציה עם חומר רגיל כשהן עוברות לידן. יתכן אפילו כי הילות אלו עלולות לפגוע בענן הקומטרי של אורט הרחק מעבר לפלוטו ולשלוח פסולת דרך מערכת השמש שלנו.
"איתור הילות נייטרלינו אלה קשה אך אפשרי?", אמר הצוות. ההילות פולטות כל הזמן קרני גאמה, צורת האור האנרגטית הגבוהה ביותר, המיוצרות כאשר ניטרלינו מתנגש ומשמיד את עצמו.
"הילה חולפת בחיינו (אם נזכה להיות מזל כזה), הייתה קרובה מספיק כדי שנוכל לראות בקלות שובל מואר של קרני גאמה," אמר דימאנד, כיום באוניברסיטת קליפורניה בסנטה קרוז.
הסיכוי הטוב ביותר לאתר נייטרלינים הוא במרכזים הגלקטיים, שבהם צפיפות החומר האפל היא הגבוהה ביותר, או במרכזי ההילות הנודרדינו-מסתות האדמות הללו. אזורי צפיפות יספקו סיכוי גדול יותר להתנגשויות ניטרלינו וכך יותר קרני גאמה. "עדיין יהיה קשה לזהות זאת, כמו לנסות לראות אור של נר בודד שהונח על פלוטו," אמר דימנד.
משימת GLAST של נאס"א, שתוכננה להשקה בשנת 2007, תוכל לגלות אותות אלה אם הם קיימים. מצפי קרני גמא מבוססי קרקע כמו VERITAS או MAGIC עשויים גם להיות מסוגלים לאתר קרני גאמה מאינטראקציות ניטרליניות. בשנים הבאות קבריידר הדרון הגדול ב- CERN בשוויץ יאשר או יפסול את מושגי העל-סימטריה.
תמונות ואנימציות מחשב של הילה נייטרלינו ומבנה מוקדם ביקום על בסיס הדמיות מחשב זמינות בכתובת http://www.nbody.net
אלברט איינשטיין וארווין שר? זמר היו בין הפרופסורים הקודמים שעבדו במכון לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת ציריך, אשר תרמו תרומות משמעותיות להבנתנו את מקור היקום ומכניקת הקוונטים. שנת 2005 היא מאה שנה ליצירה המדהימה ביותר של איינשטיין בפיזיקה קוונטית ויחסות. בשנת 1905 הרוויח איינשטיין את הדוקטורט שלו מאוניברסיטת ציריך ופרסם שלושה מאמרים המשתנים במדע.
הערה לעורכים: מחשב העל החדשני שעוצב על ידי יואכים שטדל ובן מור הוא קוביה של 300 מעבדי אתלון המחוברים ביניהם רשת במהירות גבוהה דו ממדית מדולפין / SCI ומקוררת על ידי מערכת זרימת אוויר פטנט. עיין בכתובת http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ לפרטים נוספים. שטדל, שהוביל את הפרויקט, ציין: "זו הייתה משימה מפחידה שהרכבה מחשב-על ברמה עולמית מאלפי רכיבים, אך כשהוא הושלם היא הייתה המהירה ביותר בשוויץ ומחשב העל בצפיפות הגבוהה ביותר בעולם. קוד ההדמיה המקביל בו אנו משתמשים מפצל את החישוב על ידי חלוקת חלקים נפרדים של יקום המודל למעבדים שונים. "
המקור המקורי: המכון לפיזיקה תיאורטית? מהדורת חדשות אוניברסיטת ציריך
