Призрачни ореоли от тъмна материя, тежки като земята и толкова големи, колкото нашата Слънчева система, бяха първите структури, образувани във Вселената, според новите изчисления на учени от Цюрихския университет, публикувани в седмичния брой на Nature.
Нашата собствена галактика все още съдържа квадрилиони от тези ореоли с един, който се очаква да премине покрай Земята на всеки няколко хиляди години, оставяйки ярка, забележима следа от гама лъчи в следването си, казват учените. Ден на ден безброй случайни частици от тъмна материя валят върху Земята и през телата ни неоткрити.
„Тези ореоли на тъмната материя бяха гравитационното„ лепило “, което привличаше обикновената материя, което в крайна сметка даде възможност да се образуват звезди и галактики“, казва проф. Бен Мур от Института за теоретична физика в Университета в Цюрих, съавтор на доклада за природата , „Тези структури, градивните елементи на всичко, което виждаме днес, започнаха да се формират рано, само около 20 милиона години след големия взрив.“
Тъмната материя представлява над 80 процента от масата на Вселената, но нейната природа не е известна. Изглежда, че е присъщо различен от атомите, които съставляват материя навсякъде около нас. Тъмната материя никога не е била открита директно; нейното присъствие се заключава чрез гравитационното му влияние върху обикновената материя.
Учените в Цюрих базират изчислението си на водещия кандидат за тъмна материя, теоретична частица, наречена неутралино, за която се смята, че е създадена в големия взрив. Резултатите от тях доведоха до няколко месечно разбиване на броя на zBox, нов суперкомпютър, проектиран и построен в университета в Цюрих от Moore и Drs. Joachim Stadel и Juerg Diemand, съавтори на доклада.
„До 20 милиона години след големия взрив Вселената беше почти гладка и хомогенна?“, Каза Мур. Но леки дисбаланси в разпределението на материята позволиха гравитацията да създаде познатата структура, която виждаме днес. Региони с по-голяма плътност на масата привличат повече материя, а региони с по-ниска плътност губят материя. Тъмната материя създава гравитационни кладенци в космоса и обикновената материя се влива в тях. Галактиките и звездите започнаха да се формират в резултат около 500 милиона години след големия взрив, докато Вселената е на 13,7 милиарда години.
Използвайки суперкомпютъра zBox, който използва мощността на 300 Athlon процесори, екипът изчисли как неутралиносите, създадени в големия взрив, ще се развият с течение на времето. Неутралиното отдавна е предпочитан кандидат за „студена тъмна материя“, което означава, че не се движи бързо и може да се скупчи, за да създаде гравитационен кладенец. Все още неутралиното не е открито. Това е предложена „свръхсиметрична“ частица, част от теорията, която се опитва да коригира несъответствията в стандартния модел на елементарни частици.
През последните две десетилетия учените вярват, че неутралиносите могат да образуват масивни ореоли от тъмна материя и да обгръщат цели галактики днес. Това, което се появи от изчислението на суперкомпютъра zBox на екипа на Цюрих, са три нови и важни факта: първо ореолите земна маса се образуват; тези структури имат изключително плътни ядра, позволяващи квадрилиони да са оцелели във вековете в нашата галактика; също тези „миниатюрни“ ореоли от тъмна материя се движат през своите галактики и взаимодействат с обикновената материя, докато минават покрай тях. Възможно е дори тези ореоли да смущават комерския облак на Оорт далеч отвъд Плутон и да изпращат отломки през нашата Слънчева система.
„Откриването на тези неутралинови ореоли е трудно, но е възможно“, заяви екипът. Ореолите непрекъснато излъчват гама лъчи, най-енергийната форма на светлина, които се получават, когато неутралиносите се сблъскат и се самоунищожат.
„Един преминаващ ореол в живота ни (трябва ли да имаме толкова късмет) би бил достатъчно близо, за да можем лесно да видим ярка следа от гама-лъчи“, каза Дийманд, сега в Калифорнийския университет в Санта Крус.
Най-добрият шанс за откриване на неутралино са обаче в галактически центрове, където плътността на тъмната материя е най-висока, или в центровете на тези мигриращи ореоли от земна маса, неутралино. По-плътните региони ще осигурят по-голям шанс за неутралино сблъсъци и по този начин повече гама лъчи. „Това все още ще бъде трудно да се открие, като опит да се види светлината на една-единствена свещ, поставена върху Плутон“, каза Diemand.
Мисията на НАСА GLAST, планирана да стартира през 2007 г., ще бъде в състояние да открие тези сигнали, ако съществуват. Наземните гама-лъчеви обсерватории като VERITAS или MAGIC също могат да могат да открият гама-лъчи от неутралино взаимодействия. В следващите няколко години Големият адронен сблъсък в CERN в Швейцария ще потвърди или изключи концепциите за суперсиметрия.
Изображения и компютърни анимации на неутралино ореол и ранна структура във Вселената, базирани на компютърни симулации, са достъпни на http://www.nbody.net
Алберт Айнщайн и Ервин Шринджър са сред предишните професори, работещи в Института за теоретична физика на Университета в Цюрих, които са допринесли съществено за нашето разбиране за произхода на Вселената и квантовата механика. 2005 г. е стогодишнината от най-забележителната работа на Айнщайн в квантовата физика и относителността. През 1905 г. Айнщайн получава докторска степен от университета в Цюрих и публикува три научно-променящи се доклади.
Бележка за редакторите: Иновативният суперкомпютър, проектиран от Йоахим Щадел и Бен Мур, е куб от 300 процесора Athlon, свързани помежду си от двуизмерна високоскоростна мрежа от Dolphin / SCI и охлаждани от патентована система за въздушен поток. Вижте http://krone.physik.unizh.ch/~stadel/zBox/ за повече подробности. Щадел, който ръководи проекта, отбеляза: „Това беше плашеща задача да се събере суперкомпютър от световна класа от хиляди компоненти, но когато го завърши, той беше най-бързият в Швейцария и суперкомпютър с най-висока плътност в света. Паралелният код за симулация, който използваме, разделя изчислението, като разпределя отделни части от моделната вселена на различни процесори. "
Оригинален източник: Институт за теоретична физика? Университет в Цюрих
