2008.11.03. - Kutatás az ősi antianyag után

Az asztrofizika egyik fontos problémája az ún. barionaszimmetria kérdésköre: észlelhetők-e még az Ősrobbanás során a normál anyaggal majdnem azonos mennyiségben létrejött antianyag esetleges maradékának nyomai.

Az antianyag olyan részecskékből áll, melyek a normál, bennünket körülvevő anyagot alkotó párjaiktól csak a töltésük előjelében és mágneses tulajdonságaikban különböznek, tömegük azonban megegyezik. Az antielektron (pozitron) töltése például pozitív, az antiprotoné pedig negatív. A párok egymással kölcsönhatva megsemmisülnek, miközben keletkezhetnek más, kisebb tömegű párok is, a maradék energia pedig gamma fotonok formájában szétsugárzódik. Ez a folyamat az ún. annihiláció. Az elméletek szerint az Ősrobbanás során majdnem ugyanannyi antianyag keletkezett, mint normál anyag. Az arány természetesen nem lehetett 1:1, ugyanis akkor a sorozatos annihilációk során mindkét komponens teljes egészében megsemmisült volna, s az Univerzum ma pusztán elektromágneses sugárzásból állna. Tehát kellett vagy kell léteznie valamilyen folyamatnak, ami egy enyhe aszimmetriát okozott vagy esetleg dinamikusan fenntartja azt. A pontos számítások szerint minden 1 milliárd antirészecskére 1 milliárd és 1 részecske jutott az Ősrobbanás után. A kölcsönös megsemmisülés után ez a kicsiny többlet megmaradt, s a megfigyelések szerint ma világunk egyik fő alkotórésze. A kutatókat azonban izgatja, hogy nem maradhattak-e fenn részben vagy egészben antianyagból álló szigetek a Világegyetemben, s ezek nyomai valahogyan detektálhatók-e.

Az optikai tartományban készült felvétel a galaxisokat mutatja a Lövedék-halmazban. A halmazt kitöltő nagyon forró gáz eloszlását - röntgensugárzása alapján - a vörös szín jelzi. A terület átmérője 6,7 ívperc, azaz valamivel kisebb, mint a telihold átmérőjének negyede.
[Röntgen - NASA/CXC/CfA/M. Markevitch és tsai; optikai - NASA/STScI, Magellan/U. Arizona/D. Clowe és tsai]

Az egyéb egzotikus kutatások (például a sötét anyag problémája) kedvelt célpontjának is számító Lövedék-halmaz (Bullet Cluster, 1E 0657-56) ezen területen is hasznos eredményekkel szolgál, még ha azok negatívak is. A 3,8 milliárd fényévre található objektum tulajdonképpen két ütköző galaxishalmaz konglomerátuma. Ha a halmazokban található intergalaktikus gáz jelentős arányban tartalmazna antianyagot, akkor az ütközés következtében az annihilációs folyamatok miatt az objektum irányából gammasugárzást is kellene detektálnunk. A NASA Chandra műholdja által mért röntgensugárzás, illetve a CGRO (NASA Compton Gamma Ray Observatory) negatív eredménye - azaz nem detektált gammasugárzást - alapján a Lövedék-halmazban az antianyag aránya 3 milliomod résznél biztosan kisebb. Az eredetileg egymástól körülbelül 65 millió fényév távolságra található halmazok kölcsönhatásának szimulációja azt is mutatja, hogy a fenti eredmények ezen a távolságskálán is kizárják az antianyag szignifikáns mennyiségű jelenlétét.

Fantáziarajz az összeolvadó halmazokról. Ha bennük számottevő mennyiségű antianyag lenne, akkor az érintkező tartományok irányából erős gammasugárzást kellene detektálnunk.
[NASA/CXC/M. Weiss]

Forrás:

• Chandra NR 2008.10.30.