Piątek, 4 stycznia 2002
http://news.astronet.pl/1416

Izotop helu wyznacza obfitość materii młodego Wszechświata



Astronomom korzystającym z 42,7-metrowego radioteleskopu w Green Bank udało się ustalić ilość materii, jaka została wytworzona w wyniku Wielkiego Wybuchu. Potwierdzili tym samym, że materia, jaką możemy obserwować, wpływa tylko w małej części na efekty grawitacyjne. Do tych wniosków doszli wyznaczając gęstość występowania izotopu helu-3 w Drodze Mlecznej.

Hel-3 to jeden z izotopów helu - drugiego pierwiastka układu okresowego. W skład jego jądra wchodzą dwa protony i tylko jeden neutron - w przeciwieństwie do powszechnie występującego helu-4, który budują dwa neutrony. Tuż po Wielkim Wybuchu protony i neutrony zaczęły się łączyć w jądra najprostszych pierwiastków, między innymi helu-3. Dokładnie mierząc ilość tego izotopu w Galaktyce naukowcy są w stanie określić, ile materii powstało w pierwszych minutach historii Wszechświata.

Wyniki badań zostały opublikowane w magazynie "Nature" 3 stycznia 2002 przez Roberta Rooda z Uniwersytetu Wirginii, Thomasa Bania z Uniwersytetu w Bostonie i Danę Balser z Narodowego Radiowego Obserwatorium Astronomicznego (NRAO). Rood rozpoczął poszukiwania helu-3 w roku 1978. Sądzono wtedy, że izotop ten powstaje w wyniku reakcji jądrowych w gwiazdach takich jak Słońce. Niespodziewanie badania Rooda wykazały, że jest go znacznie mniej niż zakładano w dotychczasowych modelach. Gdyby hel-3 faktycznie powstawał w gwiazdach, występowałby w dużo większej koncentracji.

Nieoczekiwane odkrycie zachęciły Rooda i jego współpracowników do rozszerzenia poszukiwań na Drogę Mleczną w celu odnalezienia oznak gwiezdnej produkcji helu-3. Przez 20 lat odkryli, że niezależnie od miejsca w Galaktyce obfitość występowania tego izotopu jest stała. Jednocześnie mierzyli ilość wodoru aby móc wyznaczyć relatywną zawartość helu-3.

Doprowadziło to badaczy do dwóch wniosków: procesy wewnątrzgwiazdowe nie mają wpływu na ilość helu-3 w Galaktyce, co oznacza konieczność przemyślenia naszych modeli tych procesów; po drugie zaś, skoro hel-3 nie jest ani produkowany ani niszczony w tych procesach oznacza to, że mamy do czynienia z ilością, jaka powstała w wyniku Wielkiego Wybuchu.

Naukowcy wykorzystali odkrycie do obliczenia, jak wiele "normalnej" materii (barionowej, czyli zbudowanej z barionów takich jak neutrony i protony) powstało w Wielkim Wybuchu. Jako dany przyjęli obecny skład Wszechświata i cofnęli się w czasie. W tym przypadku stosunek ilości helu-3 i wodoru dawał stosunek ilości barionów i fotonów (promieniowania) zaraz po Wybuchu. Korzystając z tempa ekspansji Wszechświata - stałej Hubble'a - badacze wyznaczyli jak dużo "zwykłej" materii powstało na początku.

Jak mówi Dana Balser, odkrycia związane z izotopem helu-3 podpierają inne badania ograniczające ilość materii we Wszechświecie. Zebrane razem pokazują, że gwiazdy, planety i inna obserwowalna materia to tylko ułamek masy, o której obecności świadczą znacznie większe oddziaływania grawitacyjne.

W jaki sposób można "zobaczyć" izotop hel-3 przez radioteleskop? Astronomowie przeprowadzii pomiary na częstotliwości 8,665 GHz, co odpowiada falom o długości 3,46 cm emitowanym przez zjonizowany hel-3.

Dodał: Wojtek Rutkowski - 2002-01-04 02:38:11+01
Poprawił: Marcin Marszałek - 2002-01-04 17:44:38+01

Źródło: Serwis Spaceflight Now



Zobacz także po polsku
  • Najnowsze oszacowanie ilości zwykłej materii we Wszechświeci...
    (http://dziennik.pap.pl/nauka/20020104165921.html)
Zobacz także w języku obcym
  • Element reveals abundance of matter in early Universe
    (http://www.spaceflightnow.com/news/n0201/03water/)

© AstroNET (http://www.astronet.pl/)