Rej elektronů a pozitronů kolem neutronové hvězdy. Kredit: NASA's Goddard Space Flight Center.

Stále není jasné, proč v našem vesmíru, alespoň podle toho, co víme, převažuje hmota nad antihmotou. Fyzici koketují s tím, že by i přesto mohly existovat celé hvězdy nebo i galaxie, které by byly tvořeny nikoliv hmotou ale antihmotou. Takové antihvězdy by přitom mohly nepřetržitě vyvrhovat antihmotu do okolního vesmíru a my bychom ji dokonce mohli detekovat, jako malou frakci částic kosmického záření o vysokých energiích, které zasahuje Zemi.

Není tajemstvím, že antihmota je vlastně jako běžná hmota. Prakticky každá částice má své antičásticové dvojče, které je jako zrcadlový obraz. Má stejnou hmotnost, spin i vše ostatní, až na elektrický náboj, který je opačný. Například pozitron, čili antielektron, nese kladný elektrický náboj.

Skvostná kulová hvězdokupa Messier 80. Kredit: NASA, The Hubble Heritage Team, STScI, AURA.

Ze základních fyzikálních modelů vyplývá, že by každá částice hmoty ve vesmíru měla mít svůj zrcadlový protiklad, tedy antičástici. Jenomže když se rozhlédneme, tak všude je jenom samá běžná hmota. Náš svět je z hmoty, celá Sluneční soustava je z hmoty, a také její okolí. Vypadá to, jako kdyby byl celý vesmír vlastně jen z hmoty. Antihmotu vlastně známe jen ze dvou míst. Vyrábíme je ji v nejvýkonnějších urychlovačích částic a detekujeme ji mezi částicemi kosmického záření. Tyto částice přitom obvykle pocházejí z nejvíce energetických událostí ve vesmíru, jako jsou exploze supernov nebo srážky hvězd.

Zdá se, že na počátku vesmíru vznikla nepatrná nerovnováha mezi hmotou a antihmotou, ze které povstal dnešní vesmír, v němž naprosto převažuje běžná hmota. Detailní mechanismus tohoto jevu stále není úplně známý. Zároveň to ale neznamená, že je prakticky všechna antihmota pryč. Ve vesmíru mohly zůstat kusy nebo i celé oblasti antihmoty, kde mají částice opačné znaménko, než na jaké jsme zvyklí.

Omega Centauri, největší, nejhmotnější a nejzářivější známá kulová hvězdokupa Mléčné dráhy, o průměru cca 150 světelných let. Kredit: ESO.

Takové antihmotové regiony by přitom nemusely zmizet v plamenech anihilace, ke které dochází, když se hmota střetne s antihmotou. Mohly by vlastně fungovat prakticky stejně, jako vesmír z běžné hmoty. Antihvězdy by spalovaly antivodík na antihelium antifúzí a kolem nich by přitom obíhaly antiplanety. Fungovala by tam prakticky stejná fyzika. Lišilo by se jen znaménko elektrického náboje.

Odborníci si podle všeho nemyslí, že by někde kolem Mléčné dráhy pluly celé antigalaxie. Kdyby se takový objekt srazil s jinou galaxií, což galaxie občas dělají, tak by z toho byla tak dramatická a zničují exploze, že bychom si toho určitě někdy všimli. Menší objekty z antihmoty jsou prý ale podstatně reálnější. Jako například kulové hvězdokupy.

Tým fyziků nedávno spočítal, jak by to vypadalo, kdyby jedna z asi 150 kulových hvězdokup, které máme v Mléčné dráze, byla ve skutečnosti antihvězdokupa. Pokud by si to nenamířila přímo skrz galaktický disk nebo dokonce centrum Mléčné dráhy, tak by taková hvězdokupa mohla existovat dlouhou dobu. Antihvězdy by tam žily své hvězdné životy, podle své hmotnosti, stejně jako hvězdy z běžné hmoty. Zářily by, vyvrhovaly materiál, bouřily erupcemi, rozpínaly se jako červení obři a explodovaly jako impozantní supernovy.

Veškerá taková hvězdná aktivita by zaplavovala široké okolí množstvím antičástic. V takovém případě by i mezi antičásticemi kosmického záření, které se strefují do Země, mohly být antičástice z antihvězdokupy, pokud v Mléčné dráze takové existují. Podle antičástic kosmického záření bychom mohli jejich zdroj vystopovat. Problém je ale tradičně v tom, že elektricky nabité částice i antičástice kosmického záření neletí vesmírem rovně, protože je zachytávají magnetická pole ve vesmírném prostoru. Přesto, pokud někdy narazíme na hvězdokupu, která bude nápadně intenzivním zdrojem antičástic, tak by to mohla být právě antihvězdokupa. Schválně, jestli se to někdy povede.

Video: What Is Antimatter And Why Are We Searching For It?

Literatura

Space.com 8. 2. 2021.

arXiv:2011.06973.