Tumšās matērijas teorija tika uzskatīta par tādu, kas pastāv salīdzinoši nesen, un mēs esam nogājuši tālo ceļu, lai saprastu, kas veido milzīgos 23% no mūsu Visuma. Nesenais raksts par tumšo vielu tuvāk mājām - tepat mūsu Saules sistēmā - atklāj, ka tā ir blīvāks un masīvāks nekā galaktiskajā halo.
Tumšā matērija ir vienkārši dīvaini sīkumi. Tas neizdala gaismu, tam ir masa un tas gravitācijas reakcijā reaģē uz “parasto” lietu - sīkumiem, no kuriem sastāv mēs un mūsu planēta un zvaigznes. Gluži kā normāla matērija, šīs gravitācijas pievilcības dēļ tā “salīp” vai akreditējas; galaktiku tuvumā mēs atrodam vairāk tumšās vielas nekā plašajos plašumos starp tām.
Tomēr tumšā matērija nav tikai tālu Piena ceļā vai kaut kur Visuma otrā pusē: tā atrodas tieši šeit, mūsu Saules sistēmā, mājās. Nesenā dokumentā, kas iesniegts Fiziskā pārbaude D, Ethan Siegel un Xiaoying Xu no Arizonas universitātes analizēja tumšās vielas izplatību mūsu Saules sistēmā un secināja, ka tumšās vielas masa ir 300 reizes lielāka nekā galaktikas halo vidējā masa un blīvums ir 16 000 reizes lielāks nekā fona tumšās matērijas.
Saules sistēmas vēsturē Xu un Siegel aprēķina, ka ir notverti 1,07 X 10 ^ 20 kg tumšās vielas jeb aptuveni 0,0018% no Zemes masas. Lai iegūtu šī numura rokturi, Cēres - lielākā objekta asteroīda jostā starp Marsu un Jupiteru - masa ir aptuveni 9 reizes lielāka par šo summu.
Sīgels un Xu aprēķināja, cik daudz tumšās vielas ir pārņēmusi Saules sistēma, izmantojot 4,5 miljardu gadu dzīves periodu, modelējot fona tumšās vielas halo sastāvu Saules sistēmas orbītā ap galaktiku un aprēķinot, cik daudz tumšās vielas būtu nokļūst Saules sistēmas ieslodzījumā, kad tā pārvietojas pa šo halo. Viņi veica šo aprēķinu Saulei un katrai no astoņām planētām atsevišķi, norādot vielas sadalījumu visā Saules sistēmā, kā arī kopējo notverto daudzumu.
Līdzīgi kā tad, kad jūs vadāt savu automašīnu caur nelielu snigšanu, tumšā viela “pielīp” Saules sistēmai, kad to gravitācijas ietekmē saule un planētas saista. Tāpat kā daļa sniega kūst uz jūsu vējstikla (cerams), daži nelīp pie kapuces un lielākā daļa vienkārši lido tieši blakus, arī tumšā viela nav vienmērīgi sadalīta visā mūsu Saules sistēmā. Dažām planētām apkārt ir vairāk tumšās vielas nekā citām, atkarībā no tā, kur tās atrodas. Zemāk parādīts tumšās vielas blīvuma sadalījums Saules sistēmā
Pirmais smaile ir dzīvsudrabs, bet nākamie divi tapas ir Venēra un Zeme (Marss nerādās). Nākamais ir Jupiters, kam seko neliels sitiens no Saturna un, visbeidzot, Urāns un Neptūns kopā rada pēdējo nelielu sasitumu.
Kā vietējā tumšās vielas ietekmē mijiedarbību Saules sistēmā? Nu, tam nav lielas ietekmes uz planētu orbītām, kā arī tas ievērojami nepalēnina Saules sistēmu tās orbītā ap galaktikas centru.
“Planētas orbītā, ja tajā būtu pietiekami daudz tumšās matērijas, perifērija varētu rasties ātrāk nekā tad, ja tumšās matērijas nebūtu. Šajos novērojumos atļautais tumšās vielas daudzums ir ievērojami lielāks nekā es prognozēju. Periheliona precesijas mērījumos pieļautās kļūdas ir loka sekundes simtdaļas vienībās simtdaļā ... Pat ja jūs pieņemat, ka tumšā matērija ir miera stāvoklī attiecībā pret galaktiku, kurai pārvietojas Saules sistēma (kas ir galējais piemērs), Saule ir no 10 līdz 30 kg; 10 ^ 20 kg tumšās vielas sagūstīšana Saules sistēmas darbības laikā jūs palēnināsies par aptuveni 20 mikroniem sekundē. Tātad tas būtu mazs. ” - Etans Sīgels intervijā pa e-pastu.
Un, diemžēl, šī atklāsme neatrisinās Pioneer anomālijas noslēpumu, jo sagūstītās tumšās vielas masa nav pietiekama, lai izskaidrotu nepiemērotos šī kosmosa kuģa kustības.
Tomēr tumšā materiāla blīvuma un masas atklāšana mūsu apkārtnē tomēr var palīdzēt izpētīt un atklāt tumšo vielu. Zinot vietējās tumšās vielas masas un blīvuma sadalījumu - un tādējādi zinot, cik daudz un kur to meklēt - sniegs astronomi, kas meklē plašāku informāciju par to, no kā tas sastāv.
“Mūsu noteiktajam vietējās tumšās vielas blīvumam un ātruma sadalījumam ir liela nozīme tiešu noteikšanas eksperimentu veikšanā. Jaunākie veiktie aprēķini paredz, ka tumšās vielas īpašības Saules vietā ir iegūtas tieši no galaktikas halo. Salīdzinājumam mēs atklājam, ka zemes eksperimentos jāņem vērā arī tumšās vielas sastāvdaļa, kuras blīvums ir 16 000 reižu lielāks nekā fona halo blīvums, ”rakstīja Xu un Siegel.
Avots: Arxiv, e-pasta intervija ar Ethan Siegel
