Haloane fantastice de materie întunecată la fel de grele ca pământul și la fel de mari ca sistemul nostru solar au fost primele structuri care s-au format în univers, conform noilor calcule ale oamenilor de știință de la Universitatea din Zurich, publicate în numărul săptămânii despre Nature.
Propria noastră galaxie conține încă cvadrilioane din aceste halouri cu una preconizată să treacă pe Pământ la fiecare câteva mii de ani, lăsând o urmă strălucitoare, detectabilă de raze gamma, spun oamenii de știință. Zi de zi, nenumărate particule aleatoare de materie întunecată plouă pe Pământ și prin corpurile noastre nedetectate.
„Aceste haloe de materie întunecată au fost„ lipiciul ”gravitațional care a atras materia obișnuită, care a permis în cele din urmă formarea de stele și galaxii”, a spus prof. Ben Moore, de la Institutul de Fizică Teoretică de la Universitatea din Zurich, coautor în raportul Nature. . „Aceste structuri, elementele de bază ale tuturor celor pe care le vedem astăzi, au început să se formeze timpuriu, la doar aproximativ 20 de milioane de ani după big bang.”
Materia întunecată cuprinde peste 80 la sută din masa universului, însă natura sa nu este cunoscută. Pare a fi intrinsec diferit de atomii care formează materia din jurul nostru. Materia întunecată nu a fost niciodată detectată direct; prezența sa este dedusă prin influența sa gravitațională asupra materiei obișnuite.
Oamenii de știință din Zurich și-au bazat calculul pe candidatul principal pentru materia întunecată, o particulă teoretică numită neutralino, crezută a fi creată în big bang. Rezultatele lor au implicat câteva luni de recrutare a numărului pe zBox, un nou supercomputer proiectat și construit la Universitatea din Zurich de către Moore și Drs. Joachim Stadel și Juerg Diemand, coautori la raport.
"Până la 20 de milioane de ani după big bang, universul era aproape neted și omogen", a spus Moore. Dar dezechilibrele ușoare în distribuția materiei au permis gravitației să creeze structura familiară pe care o vedem astăzi. Regiunile cu densitate masică mai mare au atras mai multă materie, iar regiunile cu densitate mai mică au pierdut materie. Materia întunecată creează puțuri gravitaționale în spațiu și materia obișnuită curge în ele. Galaxiile și stelele au început să se formeze ca urmare a aproximativ 500 de milioane de ani după big bang, în timp ce universul are 13,7 miliarde de ani.
Folosind supercomputerul zBox care a exploatat puterea a 300 de procesoare Athlon, echipa a calculat modul în care neutralinosii creați în big bang vor evolua în timp. Neutralino a fost mult timp un candidat favorizat pentru „materia întunecată rece”, ceea ce înseamnă că nu se mișcă repede și se poate strânge împreună pentru a crea un puț gravitațional. Neutralino nu a fost încă detectat. Aceasta este o particulă „supersimetrică” propusă, parte a unei teorii care încearcă să rectifice inconsecvențele în modelul standard al particulelor elementare.
În ultimele două decenii, oamenii de știință au crezut că neutralinosul ar putea forma astăzi haloe masive de materie întunecată și să înveli galaxii întregi. Ceea ce a ieșit din calculul supercomputatorului ZBox al echipei din Zurich sunt trei fapte noi și primare: halo-uri de masă pe pământ formate mai întâi; aceste structuri au miezuri extrem de dense care permit ca patrulele să fi supraviețuit veacurilor din galaxia noastră; De asemenea, aceste haloe „miniatură” de materie întunecată se mișcă prin galaxiile gazdă și interacționează cu materia obișnuită în timp ce trec. Este chiar posibil ca aceste halo-uri să poată perturba norul cometar Oort, dincolo de Pluto și să trimită resturi prin sistemul nostru solar.
"Detectarea acestor halouri neutre este dificilă, dar posibilă", a spus echipa. Halourile emit constant raze gamma, forma de lumină cu cea mai mare energie, care sunt produse atunci când neutralinosii se ciocnesc și se auto-anihilează.
„Un halo trecător în viața noastră (ar trebui să fim atât de norocoși), ar fi suficient de aproape pentru a putea vedea cu ușurință un traseu luminos de raze gamma”, a spus Diemand, acum la Universitatea din California din Santa Cruz.
Totuși, cea mai bună șansă de a detecta neutralinos este în centrele galactice, unde densitatea materiei întunecate este cea mai mare sau în centrele acestor haloe neutre de masă a Pământului care migrează. Regiunile de densitate vor oferi o șansă mai mare de coliziuni neutralinoase și astfel mai multe raze gamma. „Acest lucru ar fi totuși greu de detectat, cum ar fi încercarea de a vedea lumina unei lumânări așezate pe Pluto”, a spus Diemand.
Misiunea GLAST a NASA, planificată pentru lansarea în 2007, va putea detecta aceste semnale dacă există. Observatoarele cu raze gamma, cum ar fi VERITAS sau MAGIC, pot fi, de asemenea, capabile să detecteze razele gamma din interacțiunile neutralino. În următorii câțiva ani, Colibrul de Hadroni de la CERN din Elveția va confirma sau va exclude conceptele de suprasimetrie.
Imaginile și animațiile computerizate ale unui neutral halo și ale unei structuri timpurii din univers, bazate pe simulări pe computer sunt disponibile la http://www.nbody.net
Albert Einstein și Erwin Schr? Dinger s-au numărat printre profesorii precedenți care lucrează la Institutul de Fizică Teoretică de la Universitatea din Zurich, care au contribuit substanțial la înțelegerea originii universului și a mecanicii cuantice. Anul 2005 este centenarul celei mai remarcabile lucrări ale lui Einstein în fizica cuantică și relativitate. În 1905, Einstein și-a obținut doctoratul de la Universitatea din Zurich și a publicat trei lucrări care schimbă știința.
Notă pentru editori: Supercomputerul inovator proiectat de Joachim Stadel și Ben Moore este un cub de 300 de procesoare Athlon interconectate de o rețea bidimensională de mare viteză de la Dolphin / SCI și răcită de un sistem patentat de flux de aer. Consultați http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ pentru mai multe detalii. Stadel, care a condus proiectul, a menționat: „A fost o sarcină descurajantă care a asamblat un supercomputer de clasă mondială din mii de componente, dar când a fost finalizat, acesta a fost cel mai rapid din Elveția și cel mai mare supercomputer din lume. Codul de simulare paralel pe care îl folosim împarte calculul distribuind părți separate ale universului model către diferite procesoare. "
Sursa originală: Institutul de fizică teoretică? Comunicat de presă al Universității din Zurich
