Кометы и метеороиды из антиматерии — гипотетические кометы и метеороиды, состоящие исключительно из антиматерии вместо обычной материи . Хотя они никогда не наблюдались и вряд ли существуют где-либо в пределах Млечного Пути , была выдвинута гипотеза об их существовании, и их существование, при условии, что гипотеза верна, было выдвинуто в качестве одного из возможных объяснений различных наблюдаемых природных явлений на протяжении многих лет.
Гипотеза о кометах, состоящих из антиматерии, восходит к 1940-м годам, когда физик Владимир Рожанский в своей статье «Гипотеза существования контратерреновой материи» предположил возможность того, что некоторые кометы и метеороиды могут состоять из «контратерреновой» материи (т. е. антиматерии). [1] Такие объекты, утверждал Рожанский, (если они вообще существуют) имеют свое происхождение за пределами Солнечной системы. [2] Он выдвинул гипотезу, что если бы на орбите Солнечной системы находился объект из антиматерии, он бы демонстрировал поведение комет, наблюдавшихся в 1940-х годах: по мере того, как его атомы аннигилируют с «земной» материей других тел и солнечным ветром , он бы генерировал летучие соединения и претерпевал бы изменение состава на элементы с более низкими атомными массами . На этой основе он выдвинул гипотезу о том, что некоторые объекты, которые были идентифицированы как кометы, на самом деле могут быть объектами антиматерии, предполагая, основываясь на расчетах с использованием закона Стефана-Больцмана , что можно было бы определить существование таких объектов в Солнечной системе, наблюдая за их температурами. Тело антиматерии, подвергающееся обычным уровням метеоритной бомбардировки (по данным 1940-х годов) и поглощающее половину энергии, создаваемой аннигиляцией обычной материи и антиматерии, имело бы температуру 120 К (-153 °C) для данных бомбардировки, рассчитанных Уайли, или 1200 К (930 °C) для расчетов Нинингера. [3] В 1970-х годах, когда была обнаружена комета Когоутека , Рожанский снова предложил гипотезу комет антиматерии в письме в Physical Review Letters и предложил провести гамма- наблюдения кометы для проверки этой гипотезы. [1] [4]
Первоначальная гипотеза Рожанского 1940 года заключалась в том, что, возможно, единственными телами в Солнечной системе, которые могли быть антиматерией, были кометы и метеороиды, все остальные почти наверняка были обычной материей. [5] Экспериментальные доказательства, собранные с тех пор, не только подтвердили это ограничение, но и сделали существование настоящих комет и метеороидов из антиматерии еще более маловероятным. Гэри Стейгман, доцент кафедры астрономии Йельского университета , заметил в 1976 году, что космические зонды доказали — тем фактом, что они не были уничтожены при ударе — что такие тела, как Марс, Венера и Луна, не являются антиматерией. Он также отметил, что если бы какая-либо из планет или подобных тел была антиматерией, их взаимодействие с земным солнечным ветром и огромная сила гамма-излучения, которое возникло бы [a], сделали бы их легко заметными уже давно. [7] Он отметил, что не было обнаружено даже антиматерии космических лучей , поскольку все ядра, обнаруженные в исследованиях, были однородно земными, экспериментальные данные в нескольких исследованиях, проведенных с 1961 года разными людьми, исключают наличие дробного состава антиматерии космических лучей, превышающего 10−4 от общего количества. Кроме того, однородно земная природа потока космических лучей указывает на то, что нигде в Млечном Пути нет никаких источников более тяжелых элементов антиматерии (таких как углерод), поскольку (хотя это и не доказано) вероятно предположение, что они представляют общий состав всей галактики. Они представляют галактику в целом — следует логика — и поскольку они содержат земной углерод и другие атомы, но не были обнаружены в содержании каких-либо атомов антиматерии, следовательно, нет разумного источника для внесолнечных комет антиматерии, метеороидов или любых других крупномасштабных объектов тяжелых элементов, которые могли бы возникнуть в этой галактике. [8]
Мартин Бич из Университета Западного Онтарио (Лондон, Онтарио, Канада) ссылался на различные гипотезы и экспериментальные результаты, которые подтверждают отсутствие антиматерии во Вселенной. Он утверждал, что любые существующие кометы и метеоры из антиматерии должны иметь (по крайней мере) внесолнечное происхождение, поскольку небулярная гипотеза формирования Солнечной системы исключает их солнечное происхождение. Любая антиматерия в туманности до образования или планетарном аккреционном диске имеет сравнительно короткое время жизни, в астрономических терминах, до аннигиляции с земной материей, с которой она смешана. Это время жизни измеряется сотнями лет, и поэтому любая солнечная антиматерия, присутствовавшая во время формирования системы, уже давно аннигилировала. Следовательно, любые кометы и метеоры из антиматерии должны происходить из другой солнечной системы. Более того, метеоры из антиматерии не только должны иметь внесолнечное происхождение, они должны быть недавно (т. е. в течение последних 10 4 ~ 10 5 лет) захвачены Солнечной системой. Большинство метеороидов распадаются до размеров 10 −5 г в течение этого периода времени из-за столкновений метеороидов друг с другом. Таким образом, любой метеор из антиматерии должен быть либо сам по себе внесолнечным по происхождению, либо отколоться от кометы из антиматерии, которая имеет внесолнечное происхождение. Первые вряд ли существуют по данным наблюдений. Любой внесолнечный метеороид будет иметь гиперболическую орбиту , но менее 1% наблюдаемых метеороидов имеют такую, и процесс возмущения обычных (земных) солнечных объектов, планетарными столкновениями, в гиперболические траектории объясняет все это. Бич пришел к выводу, что продолжающийся нулевой результат, однако, не является доказательством («Отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», М. Риз), и единственное положительное обнаружение опровергает представленные аргументы. [9]
В 1947 году Мохаммад Абдур Рахман Хан, профессор Университета Османии и научный сотрудник Института метеорологии в Университете Нью-Мексико , выдвинул гипотезу о том, что антиматерия комет или метеороидов ответственна за тектиты (Хан, 1947). Однако это объяснение, из многих предложенных объяснений тектитов, считается одним из самых невероятных. [10] [11]
К 1950-м годам размышления о кометах и метеороидах из антиматерии стали обычным делом для астрофизиков. Один из них, Филип Дж. Уайетт из Университета штата Флорида , предположил, что Тунгусское событие могло быть метеором, состоящим из антиматерии (Уайетт, 1958). [12] Уиллард Либби и Клайд Коуэн развили идею Уайетта дальше (Коуэн, Атлури и Либби, 1965), изучив мировые уровни углерода-14 в кольцах деревьев и заметив необычно высокие уровни для 1909 года. Однако даже в 1958 году были обнаружены теоретические недостатки гипотезы, помимо доказательств, которые поступали в то же время с первых спутников измерения гамма-излучения. Во-первых, гипотеза не объясняла, как метеор из антиматерии мог умудриться выжить так низко в атмосфере Земли, не будучи уничтоженным сразу же после столкновения с земной материей на верхних уровнях. [12] [13]
В 1971 году Дэвид Э. Т. Ф. Эшби из Калхэмской лаборатории и Колин Уайтхед из Исследовательского центра атомной энергии Великобритании выдвинули гипотезу о фрагментах антиматерии комет или метеороидов как возможной причине шаровой молнии (Эшби и Уайтхед, 1971). Они следили за небом с помощью аппаратуры для обнаружения гамма-излучения и сообщили о необычно высоких числах при 511 кэВ (килоэлектронвольт ) , что является характерной частотой гамма-излучения при столкновении электрона и позитрона . Для таких показаний были естественные объяснения. В частности, позитроны могут быть получены косвенно под действием грозы, поскольку она создает нестабильные изотопы азот-13 и кислород-15 . Однако Эшби и Уайтхед отметили, что в то время, когда наблюдались показания гамма-излучения, гроз не было. Вместо этого они представили гипотезу метеоров из антиматерии как интересную, которая действительно объясняет все, что зафиксировали их наблюдения, и предположили, что она заслуживает дальнейшего изучения. [14] [15]
Кометы из антиматерии, которые, как считалось, существуют в облаке Оорта, в 1990-х годах были выдвинуты в качестве одного из возможных объяснений гамма-всплесков . [16] Эти всплески можно объяснить аннигиляцией микрокомет из материи и антиматерии. Взрыв создаст мощные гамма-всплески и ускорит материю до скоростей, близких к световым. [16] Предполагается, что эти микрокометы из антиматерии находятся на расстоянии более 1000 а. е . [16] Расчеты показали, что кометы радиусом около 1 км сожмутся на 1 м, если пройдут мимо Солнца с перигелием 1 а. е. Микрокометы из-за напряжений солнечного нагрева разбиваются и сгорают гораздо быстрее, потому что силы больше сконцентрированы в их малых массах. Микрокометы из антиматерии сгорят еще быстрее, потому что аннигиляция солнечного ветра с поверхностью микрокометы произведет дополнительное тепло. [16] Поскольку в последующие годы было обнаружено больше гамма-всплесков, эта теория не смогла объяснить наблюдаемое распределение гамма-всплесков вокруг родительских галактик и обнаружение рентгеновских линий, связанных с гамма-всплесками. Открытие сверхновой, связанной с гамма-всплеском в 2002 году, предоставило убедительные доказательства того, что массивные звезды являются источником гамма-всплесков. [17] С 2002 года было обнаружено больше сверхновых, связанных с гамма-всплесками, и массивные звезды как источник гамма-всплесков были твердо установлены.
{{cite magazine}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка )