Аннигиляция материи/антиматерии производит гамма-лучи на определенных частотах. Это означает, что мы можем обнаружить области пространства, где взаимодействуют материя и антиматерия. Таким образом, логика, показывающая асимметрию материи и антиматерии, выглядит примерно так:

1. Очевидно, что в нашей локальной области Вселенной (Солнечная система, Млечный Путь) состоит из материи.
2. Не могу сказать, состоят ли далёкие галактики из материи или антиматерии — спектры и т. д. одинаковы. Вселенная может состоять из областей материи и антиматерии с результирующей барионной асимметрией.
3. Если домены материи/антиматерии соприкасаются, гамма-лучи образуются на границе в результате аннигиляции. Фон космического гамма-излучения указывает на то, что домены должны иметь размер не менее ~ Гпк.
4. Пустоты между доменами будут отображаться в CMB.

(список из книги «Происхождение асимметрии материи и антиматерии» - pdf)

На фоне гамма-излучения границы доменов не выявляются. WMAP не показывает пустоты между большими доменами .

-- Так что, если там много антиматерии, она нигде не соприкасается с материей, которую мы можем видеть, и не отделена от обычной материи космическими пустотами. Это не оставляет много места для антиматерии в наблюдаемой Вселенной.

TL;DR

Ответ на ваши вопросы сложен. Мы знаем, что в Млечном Пути и в Местной группе материя должна преобладать над антиматерией на 10-15 порядков. Мы также наложили ограничения на другие скопления галактик, которые показывают, что отношение составляет от 5,5 до 8 порядков, в зависимости от скопления. Мы не знаем, является ли доминирующий компонент этих скоплений материей или антиматерией; мы просто знаем, что существует очень высокая асимметрия, и, применяя космологический принцип, мы пришли к выводу, что преобладает скорее материя, чем антиматерия. Если бы мы могли показать, что доминирующим компонентом в этих скоплениях является материя, ответ на ваш вопрос был бы твердым «да».

С точки зрения техники: мы можем измерить отношение антиматерии к материи в различных масштабах, от внутренней части галактики (т. е. несколько килопарсеков) до целых скоплений галактик (порядка десятков мегапарсеков), ища сигнатуру материи. -аннигиляция антиматерии, а именно фотонов, или самих античастиц. За последние полвека на это соотношение были наложены жесткие ограничения в различных местах и ​​режимах. Для нашей собственной галактики известны очень низкие пределы, в то время как для далеких скоплений у нас есть результаты не такие низкие, но все же довольно хорошие, хотя мы не можем доказать, является ли преобладающим компонентом в скоплении материя или антиматерия.

Галактическая антиматерия

В межзвездной среде (МЗС) между звездами мы можем попытаться найти очаги антивещества ( Стейгман, 1976 ). Один простой метод прямого обнаружения включает в себя наблюдение за поляризацией света, проходящего через ISM, и эффект, называемый фарадеевским вращением , когда свет взаимодействует с крупномасштабным магнитным полем. Большие количества антиматерии (вероятно, антипротоны и позитроны) должны оставлять характерную поляризационную сигнатуру этого вращения, но этого не наблюдалось даже со времен первых исследований ( Gardner & Whiteoak 1963 и далее). Косвенные измерения ISM продуктов аннигиляции вещества и антивещества (в основном гамма-лучи, а также нейтрино) очень сильно ограничивают верхние пределы долей галактического антивещества:

• В межзвездных облаках: f ~ 10 ^-15
• В межзвездной среде: f ~ 10 ^-15
• В галактическом гало: f ~ 10 ^-10

В обзоре Стейгмана также упоминается, что было обнаружено лишь несколько компактных источников гамма-излучения, что подразумевает отсутствие звезд, состоящих из антивещества, но это совершенно устарело, поскольку как Ферми , так и более современные телескопы гамма-излучения обнаружили гораздо больше высокоэнергетических источников . (см., например , TeVCat для получения списка высокоэнергетических галактических и внегалактических источников). Тем не менее, мы определили природу этих источников (туманности пульсарного ветра, двойные системы высокой энергии и т. д.), и звезды из антивещества, вероятно, все еще можно исключить.

Верхняя граница доли в галактике, установленная Стейгманом, составляет ~ 10 ^-4 , что соответствует примерно 10 миллионам звезд. Это предполагает, что звезды образовались из конденсированных карманов антивещества, поскольку время жизни античастицы в МЗС составляет всего около 300 лет. Расчет был сделан на основе ожидаемой светимости от аннигиляции материи и антиматерии при прохождении звезды через газ и сравнения с полной светимостью Млечного Пути в гамма-лучах.

Внегалактическая антиматерия

Ключевым методом прямого обнаружения внегалактических источников является изучение космических лучей. Если значительная их часть является ядрами антиматерии, это может противоречить идее такой сильной асимметрии материи и антиматерии. Однако в широком диапазоне энергий мы находим довольно хорошие пределы от f ~ ^10-1 до 10-4 ( ^{Стейгман ,} 1976 , и, по-видимому, они стали лучше). Обнаружение космических лучей антиматерии (например, антигелия) предполагает, что виновником может быть активная галактика, содержащая преимущественно антиматерию.

Мы можем изучать долю антивещества в масштабах скоплений галактик, проверяя аннигиляцию вещества и антивещества во внутрископительном газе между галактиками; мы должны увидеть гамма-лучи, если есть значительное количество как материи, так и антиматерии. Чтобы понять это, можно использовать отношение потока рентгеновского излучения (от горячего газа) к потоку гамма-излучения (от аннигиляции).

Данные EGRET ( Reimer et al. 2003 ) ограничивают соотношение доминирующего компонента (либо вещества, либо антивещества) к более редкому компоненту (либо антивещества, либо вещества) в ряде заметных скоплений ( Steigman 2008 ; версия arXiv ). Для многих, например для скопления Девы и скопления Персея, доля составляет около ~ 10 ^-8 или меньше. Выбросом является скопление пули, которое имеет сравнительно высокое ~ 10 ^-5,5 , но большинство скоплений значительно ниже этого значения.

Теперь мы не можем отличить галактики материи от галактик антиматерии в этом масштабе, но мы можем сказать, что в космологических масштабах группы материи и антиматерии должны быть разделены как минимум десятками мегапарсеков , что определенно больше, чем размеры отдельных скоплений.