ATOMI SVEMIRA KOJI SU NESTALI
Iz anizotropija kozmičkog pozadinskog zračenja (vidi sliku), emitiranog oko 100 000 godina nakon Velikog praska, dobivamo vrlo precizno mjerenje današnje gustoće ukupne materije u Svemiru: ρₘ = 3•10^-30 g/cm³. Osim toga, kao rezultat procesa nukleosinteze Velikog praska, kozmičke peći koja je formirala lake elemente prirode, današnje količine vodika, helija i litija (vidi sliku) predviđaju da je današnja gustoća atoma (koji su stvoreni u BBN-u): ρ_b = 0,5•10-³⁰ g/cm³. Primjetno je da takva gustoća iznosi samo 1/7 gustoće svih masivnih čestica, a 6/7 prvih mora se nalaziti u nekom drugom obliku (npr. u obliku tamne čestice, koja ne pripada standardnom modelu elementarnih čestica).
Iako se potraga za tamnom česticom čini teškom, očekivalo bi se da će se danas u lokalnom Svemiru otkriti svi barioni nastali u BBN-u. Gdje? Lako je odgovoriti: uglavnom u zvijezdama galaksija i, u manjoj mjeri, u atomima ili molekulama vodika koji se u plinovitom obliku nalaze u galaksijama i u skupovima galaksija.
Godine 1992. (vidi [1]) prvi put je proveden točan popis atoma koje možemo identificirati/detekirati u lokalnom Svemiru. Izračun je, nevjerojatno, otkrio da 80%-90% atoma nastalih u Velikom prasku izgleda danas.
Gornja procjena uključivala je, za svaku familiju objekata u kojima se nalaze atomi, integraciju preko luminoznosti L njihove gustoće broja n(L) pomnožene s masom u atomima M_b(L) objekata (s luminoznošću L). Godine 1992. postao je dostupan odnos između barionske (tj. atomske bilo koje težine) mase u odnosu na luminoznost galaksije za eliptične i spiralne galaksije, te je tako postao dostupan odnos između sadržaja vodika i rendgenske luminoznosti u skupovima galaksija. Konačno, postala je dostupna i gustoća broja (npr. broj objekata unutar megaparsek kocke) za eliptične, spiralne i skupove galaksija.
Rezultati za gustoću atoma u gore navedenim različitim sustavima bili su:
ELIPTIČNI: ρ(E) = 1,6•10⁻³ g•cm⁻³.
SPIRALNI: ρ(S) = 7,5•10⁻³ g•cm⁻³.
SKUPŠTINE GALAKSI ρ(CG)= 1,1•10⁻³² g•cm⁻³.
Zbrajanjem sva tri doprinosa dobiva se: ρ(E,S,CG)=3,5•10⁻³² g•cm⁻³ što je znatno manje od ρ_BBN = 50•10⁻³⁻² g/cm³, vrijednosti koja se očekuje od BBN procesa i od prisutnosti određenih anizotropija u kozmičkom pozadinskom zračenju (vidi sliku (1)).
Zvijezde i plin (vodik i helij) do sada identificirani u galaksijama i skupovima galaksija čine samo 10 posto prvobitno sintetiziranih atoma. Gdje je 90 posto stvorenih atoma koji nastaju kao rezultat nestanka?
Iznesene su dvije mogućnosti: nedostajući barioni su skupljeni u nekom tamnom obliku unutar galaksija ili su raspoređeni među galaksijama kao difuzno ionizirani oblik.
– Skriveni atomi u haloima.
Atraktivan način skrivanja nedostajućih atoma je pretpostavka da oni čine (dio) tamne tvari prisutne u galaksijskim haloima, u obliku zvijezda male mase, smeđih patuljaka ili čak crnih rupa.
– Ionizirani međugalaktički medij
Ovdje se pretpostavlja da je formiranje zvijezda u galaksijama iz primordijalnog vodika i helija bio izuzetno neučinkovit proces, tako da se samo 10 posto izvornog plina Svemira sada nalazi u zvijezdama ili u atomima unutar galaksija i skupova galaksija. Dio ovih nedostajućih atoma nikada nije ugrađen u gore navedene objekte, a dio je iz njih izbačen eksplozijama supernove koje se često događaju u galaksijama. Većina vodika u Svemiru nalazi se u ogromnom prostoru među galaksijama, nekorelirano s objektima nastalim tijekom formiranja kozmološke strukture.
Međutim, do sada nisu dani konačni dokazi prethodnih mogućnosti. Dakle, misterij je i dalje neriješen: gdje se trenutno skriva većina atoma Svemira?
-Objavljeni rad:
[1] Persic, M. i Salucci, P., 1990. Mon. Not. R. astr. Soc., 245,577.
HOP -portal na Telegramu