A sötét anyag elmélete szerint viszonylag nemrégiben létezett, és sokat tettünk annak megértésében, hogy mi teremti világegyetemünk óriási 23% -át. A közelmúltban az otthonhoz közelebb lévő sötét anyagról - közvetlenül a saját Naprendszerünkben - kiderül, hogy sűrűbb és tömegebb, mint a galaktikus haloban.
A sötét anyag egyszerűen furcsa cucc. Nem bocsát ki fényt, tömege és gravitációs reakcióban reagál a „normál” anyaggal - azokkal a dolgokkal, amelyekből mi, a bolygónk és a csillagok állnak. Csakúgy, mint a normál anyag, ennek a gravitációs vonzásnak köszönhetően „összecsukódik”, vagy akreditál; a galaxisok közelében több sötét anyagot találunk, mint a közöttük lévő hatalmas kiterjedésekben.
A sötét anyag nem csupán messze van a Tejútból vagy valahol az Univerzum másik oldalán: itt van otthon, a Naprendszerünkben. Egy nemrégiben a Fizikai áttekintés D, Ethan Siegel és Xiaoying Xu az Arizonai Egyetemen elemezte a sötét anyag eloszlását Naprendszerünkben, és megállapította, hogy a sötét anyag tömege 300-szor nagyobb, mint a galaktikus halogén átlaga, sűrűsége pedig 16 000-szer nagyobb, mint a háttér sötét anyagának.
A Naprendszer története során Xu és Siegel számítják, hogy 1,07 X 10 ^ 20 kg sötét anyagot elfogtak, vagyis körülbelül 0,0018% -át a Föld tömegének. Hogy megkapjuk ezt a számot, Ceres tömege - a Mars és Jupiter közötti aszteroida öv legnagyobb tárgya - körülbelül 9-szerese ezt az összeget.
Siegel és Xu kiszámította, hogy a Naprendszer mennyi sötét anyagot söpört el annak 4,5 milliárd éves élettartama alatt, modellezve a háttér sötét anyagának halo-összetételét a Naprendszer körüli pályán a galaxis körül, és kiszámítva, hogy mennyi sötét anyagot csapdába esik a Naprendszer, amint ezen a haladon áthalad. Ezt a számítást a Nap és a nyolc bolygó mindegyikének külön elvégezték, megadva az anyag eloszlását a Naprendszerben, valamint az elfogott teljes mennyiséget.
Ugyanúgy, mintha egy könnyű havazáson hajtja autóját, a sötét anyag „ragaszkodik” a Naprendszerhez, amikor gravitációs kapcsolatban áll a Nap és a bolygók. Ahogy a hó egy része megolvad a szélvédőn (remélhetőleg), mások sem tapadnak a motorháztetőhöz, és a legtöbb csak az út felé repül, a sötét anyag nem oszlik el egyenletesen az egész Naprendszerben. Egyes bolygók több sötét anyagot vesznek körül őket, mint mások, attól függően, hogy hol vannak. Az alábbiakban a sötét anyag sűrűségbeli eloszlása látható a Naprendszerben
Az első tüske a Mercury, a következő két tüske a Vénusz és a Föld (a Mars nem jelenik meg). A következő a Jupiter, amelyet egy kis ütés követ a Szaturnuszból, és végül az Uránusz és a Neptunusz együttesen hozza létre az utolsó kis ütést.
Hogyan befolyásolja a helyi sötét anyag kölcsönhatása a Naprendszerben? Nos, nincs nagy hatással a bolygók pályájára, és nem lassítja észrevehetően a Naprendszert sem a galaktikus központ körüli pályáján.
„A bolygó pályáin, ha elegendő sötét anyag jelen lenne, a perihelia precessziója gyorsabb lesz, mintha nem lenne sötét anyag. Az ezekből a megfigyelésekből megengedett sötét anyag mennyisége jóval nagyobb, mint amit előrejelzem. A perihelion-precesszió mérési hibái századonként egy ív másodperc századában vannak. Még ha feltételezzük is, hogy a sötét anyag nyugalomban van a galaxis vonatkozásában, amelyen a Naprendszer áthalad (ami a szélsőséges példa), a A nap mennyisége 10 ^ 30 kg; ha 10 ^ 20 kg-os sötét anyagot elfog, akkor körülbelül 20 mikron / másodperc alatt lelassul a Naprendszer élettartama alatt. Tehát ez kicsi lenne. ” - Ethan Siegel egy e-mail interjúban.
És sajnos a Pioneer anomália rejtélyét ez a kinyilatkoztatás nem oldja meg, mivel a rögzített sötét anyag tömege nem elegendő az űrhajó furcsa mozgásainak magyarázatához.
A sötét anyag nagyobb sűrűségének és tömegének felfedezése szomszédságunkban azonban segítheti a sötét anyag tanulmányozását és felderítését. A helyi sötét anyag tömeg- és sűrűségbeli eloszlásának ismerete - és ezáltal annak ismerete, hogy mennyi és hol kell azt keresni - biztosítva lesz a csillagászoknak, hogy részletesebben megválaszolják, miben áll az anyag.
„A sötét anyag helyi sűrűségének és a sebesség eloszlásának meghatározása nagy jelentőséggel bír a közvetlen detektálási kísérletek során. A legújabb elvégzett számítások feltételezik, hogy a sötét anyag tulajdonságai a Nap helyén közvetlenül a galaktikus haloból származnak. Összehasonlításképpen azt találtuk, hogy a földi kísérleteknek figyelembe kell venniük a sötét anyag olyan alkotórészét is, amelynek sűrűsége 16.000-szer nagyobb, mint a háttér halogénsűrűsége ”- írta Xu és Siegel.
Forrás: Arxiv, e-mail interjú Ethan Siegel-rel
