Materia întunecată a fost teoretizată ca existând relativ recent și am parcurs un drum lung pentru a înțelege ce constituie o minunată 23% din Universul nostru. O lucrare recentă despre materia întunecată, mai aproape de casă - chiar aici, în sistemul nostru solar - dezvăluie că este mai dens și mai masiv decât în halo galactic.
Materia întunecată este doar chestii ciudate. Nu dă lumină, are masă și reacționează gravitațional cu materia „normală” - din care facem noi, planeta și stelele noastre. La fel ca materia normală, „se aglomerează” sau se accelerează, din cauza acestei atracții gravitaționale; găsim mai multă materie întunecată în apropierea galaxiilor decât în vastele întinderi dintre ele.
Cu toate acestea, materia întunecată nu este chiar departe de Calea Lactee sau undeva de cealaltă parte a Universului: este chiar aici, acasă, în Sistemul nostru solar. Într-o lucrare recentă trimisă la Revista fizică D, Ethan Siegel și Xiaoying Xu de la Universitatea din Arizona au analizat distribuția materiei întunecate în Sistemul nostru solar și au descoperit că masa materiei întunecate este de 300 de ori mai mare decât cea a mediei halo galactice, iar densitatea este de 16.000 de ori mai mare decât cea a materiei întunecate de fond.
De-a lungul istoriei Sistemului Solar, Xu și Siegel calculează că au fost capturate 1,07 X 10 ^ 20 kg de materie întunecată sau aproximativ 0,0018% din masa Pământului. Pentru a se ocupa de acest număr, masa lui Ceres - cel mai mare obiect din centura de asteroizi dintre Marte și Jupiter - este de aproximativ 9 ori mai mare decât această cantitate.
Siegel și Xu au calculat cât de multă materie întunecată a Sistemului Solar a măturat peste 4,5 milioane de ani de viață, modelând compoziția fondului de halo de materie întunecată pe orbita sistemului solar din jurul galaxiei și calculând exact cât de multă materie întunecată ar avea fii prins de Sistemul Solar pe măsură ce trece prin acest hal. Au efectuat acest calcul pentru Soare și fiecare dintre cele opt planete separat, oferind distribuția materiei pe întregul Sistem Solar, precum și cantitatea totală capturată.
La fel ca atunci când conduci mașina printr-o ninsoare ușoară, materia întunecată se „lipeste” de Sistemul Solar atunci când este gravitațional legată de Soare și de planete. La fel cum o parte din zăpadă se topește pe parbrizul tău (sperăm), unii nu se lipesc de capotă și, cel mai mult, zboară exact, materia întunecată nu este distribuită uniform în întregul nostru sistem solar. Unele planete au mai multă materie întunecată care îi înconjoară decât altele, în funcție de locul în care se află. Mai jos este distribuția densității materiei întunecate în Sistemul Solar
Primul vârf este Mercur, iar următoarele două vârfuri sunt Venus și Pământ (Marte nu apare). Următoarea este Jupiter, urmată de o mică denivelare de la Saturn și, în sfârșit, Uranus și Neptun combinate creează ultima mică denivelare.
Cum influențează interacțiunea locală a materiei întunecate în sistemul solar? Ei bine, nu are un efect mare asupra orbitelor planetelor și nici nu încetinește considerabil Sistemul Solar pe orbita sa din jurul centrului galactic.
„Orbitele planetare, dacă ar fi prezentă suficientă materie întunecată, ar avea precesul lor de perihelie mai repede decât dacă nu ar exista materie întunecată. Cantitatea de materie întunecată permisă din aceste observații este considerabil mai mare decât cantitatea prevăzută de mine. Erorile de măsurare a precesiunii perihelionului sunt în unități de sutimi de un arc de secundă pe secol ... Chiar dacă presupuneți că materia întunecată este în repaus în raport cu galaxia prin care se deplasează Sistemul Solar (care este exemplul extrem), Soarele este de ordin 10 ^ 30 kg; captarea unui grup de 10 ^ 20 kg de materie întunecată vă va încetini cu aproximativ 20 microni / secundă pe durata vieții Sistemului Solar. Deci ar fi mic. ” - Ethan Siegel într-un interviu pe e-mail.
Și, din păcate, misterul anomaliei Pionierului nu va fi rezolvat prin această revelație, deoarece masa materiei întunecate capturate nu este suficientă pentru a explica mișcările ciudate ale navei spațiale.
Descoperirea unei densități și a unei mase mai mari de materie întunecată în cartierul nostru poate ajuta la studiul și la detectarea materiei întunecate. Cunoașterea distribuției de masă și densitate a materiei întunecate locale - și, astfel, a ști cât și unde să o caute - va oferi astronomilor care încearcă să rezolve exact din ce este format, cu mai multe informații.
„Determinarea noastră a densității locale și a distribuției vitezei este de o importanță deosebită pentru experimentele de detectare directă. Cele mai recente calcule care au fost efectuate presupun că proprietățile materiei întunecate în locația Soarelui provin direct din halo galactic. Prin comparație, descoperim că experimentele terestre ar trebui să ia în considerare și o componentă a materiei întunecate cu o densitate de 16.000 de ori mai mare decât densitatea de halo de fundal ”, au scris Xu și Siegel.
Sursa: Arxiv, interviu prin e-mail cu Ethan Siegel
