"반물질 (antimatter)"이라는 단어를 말하고 즉시 사람들은 공상 과학, 즉 반우주, 기업의 워프 속도 엔진의 연료 등을 생각합니다. 반물질은 기본 입자로 구성되며, 각 입자는 대응하는 물질 (양성자, 중성자 및 전자)과 질량이 동일하지만 반대 전하와 자기 특성을 갖습니다. 물질과 반물질 입자가 충돌 할 때, 이들은 아인슈타인의 유명한 방정식 E = mc2에 따라 서로를 소멸시키고 에너지를 생성합니다. 그러나 반물질은 구석 구석 약국에서 구할 수있는 것이 아니며 (플루토늄도 아니고 영화 테마를 계속 유지하기 위해) 그다지 많지 않은 것 같습니다. 그러나 이론에 따르면 항상 그렇지는 않았으며 과학자들은 초기 우주에 존재했던 반물질의 증거를 찾기 위해 찬드라 엑스레이 천문대를 사용하고 있습니다. 쉬운 일이 아닙니다…
빅뱅 모델에 따르면, 우주는 빅뱅 직후 물질과 반물질의 입자로 가득 차있었습니다. 이 물질의 대부분은 소멸되었지만 반물질보다 약간 더 많은 물질이 있었기 때문에 – 최소한 10 억분의 1 이하의 – 최소한 지역 우주에서는 그 물질 만 남았습니다.
미량의 반물질은 블랙홀과 펄서로 구동되는 상대 론적 제트기와 같은 강력한 현상에 의해 생성되는 것으로 여겨지지만, 유아 우주에서 남아있는 반물질에 대한 증거는 아직 발견되지 않았습니다.
원시 반물질은 어떻게 살아남을 수 있었습니까? 빅뱅 직후, 우주가 기하 급수적으로 몇 초 만에 팽창했을 때 인플레이션이라고 불리는 특별한시기가 있다고 믿어졌습니다.
오하이오 주립 대학의 게리 스티 그먼 (Gary Steigman)은“인플레이션 이전에 물질 덩어리와 반물질이 서로 옆에 존재한다면, 관측 가능한 우주의 규모 이상으로 분리 될 수있다. 연구. 그러나 슈퍼 클러스터 나 클러스터와 같이 더 작은 규모로 분리되어 훨씬 더 흥미로운 가능성이 있습니다.”
이 경우, 우주에서 가장 큰 중력 결합 구조 인 두 은하 클러스터 사이의 충돌은 반물질에 대한 증거를 보여줄 수 있습니다. X- 선 방출은 그러한 충돌에 얼마나 많은 뜨거운 가스가 포함되는지를 보여줍니다. 두 클러스터의 가스 중 일부에 반물질 입자가있는 경우 소멸이 발생하고 X- 레이에는 감마선이 수반됩니다.
Steigman은 Chandra가 획득 한 데이터를 사용하여 현재 궤도를 벗어난 Compton Gamma Ray Observatory를 사용하여 초고속 클러스터를 연구했습니다.이 클러스터에서는 두 개의 큰 은하단이 매우 빠른 속도로 서로 충돌했습니다. 지구에서 볼 때 상대적으로 가까운 거리에서 유리한 측면 방향으로, Bullet 클러스터는 반물질에 대한 신호를 검색 할 수있는 우수한 테스트 사이트를 제공합니다.
서로 충돌하는 은하단의이 멋진 애니메이션을 확인하십시오.
"이것은 반물질에 대한이 테스트가 수행 된 가장 큰 규모입니다."라고 논문의 우주 및 우주 입자 물리학에 발표 된 Steigman은 말했습니다. "다량의 반물질로 만들어진 은하단이있을 수 있는지를 찾고 있습니다."
찬드라에서 관찰 된 X- 선의 양과 Compton 데이터에서 감마선의 비-검출은 총알 클러스터의 반물질 분율이 백만 분의 일 미만임을 보여줍니다. 또한, Bullet Cluster 합병의 시뮬레이션에 따르면이 결과는 충돌하는 두 군집의 원래 분리에 대한 추정치 인 약 6 천 5 백만 광년의 규모에 걸쳐 상당한 양의 반물질을 배제한 것으로 나타났습니다.
Steigman은“물질과 반물질의 충돌은 우주에서 에너지를 생성하기위한 가장 효율적인 과정이지만 매우 큰 규모에서는 일어나지 않을 수 있습니다. "하지만 최근에 발견 된 다른 충돌 은하단을 살펴볼 계획인데 아직 포기하지 않았습니다."
우주에서 반물질을 찾는 것은 과학자들에게 인플레이션 기간이 얼마나 오래 지속되었는지를 말해 줄 수 있습니다. Steigman은“이 실험의 성공은 비록 긴 샷이지만 우리에게 우주의 초기 단계에 대해 많은 것을 가르쳐 줄 것입니다.
Steigman은 최근 대규모의 충돌과 관련이없는 단일 은하단을 관찰함으로써 더 작은 규모의 반물질 존재에 대해 더욱 엄격한 제약을가했습니다.
출처 : 찬드라 / 하버드
