Η σκοτεινή ύλη θεωρήθηκε ότι υπήρχε σχετικά πρόσφατα και έχουμε καταφέρει πολύ να κατανοήσουμε τι αποτελεί το επιβλητικό 23% του Σύμπαντός μας. Ένα πρόσφατο άρθρο σχετικά με τη σκοτεινή ύλη πιο κοντά στο σπίτι - εδώ στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα - αποκαλύπτει ότι είναι πυκνότερο και πιο ογκώδες από ό, τι στο γαλαξιακό φωτοστέφανο.
Η σκοτεινή ύλη είναι απλώς περίεργα πράγματα. Δεν εκπέμπει φως, έχει μάζα και αντιδρά βαρυτικά με την «κανονική» ύλη - τα πράγματα από τα οποία αποτελούμε εμείς και ο πλανήτης μας και τα αστέρια. Ακριβώς όπως η κανονική ύλη, «συσσωρεύεται», ή αυξάνεται, λόγω αυτής της βαρυτικής έλξης. βρίσκουμε περισσότερη σκοτεινή ύλη κοντά στους γαλαξίες παρά στις απέραντες εκτάσεις μεταξύ τους.
Η σκοτεινή ύλη δεν βρίσκεται μόνο μακριά στον Γαλαξία ή κάπου στην άλλη πλευρά του Σύμπαντος: είναι ακριβώς εδώ στο σπίτι στο Ηλιακό μας Σύστημα. Σε πρόσφατο έγγραφο που υποβλήθηκε στο Φυσική αναθεώρηση ΔΟι Ethan Siegel και Xiaoying Xu του Πανεπιστημίου της Αριζόνα ανέλυσαν την κατανομή της σκοτεινής ύλης στο ηλιακό μας σύστημα και διαπίστωσαν ότι η μάζα της σκοτεινής ύλης είναι 300 φορές μεγαλύτερη από αυτή του μέσου όρου του γαλαξιακού φωτοστέφανου και η πυκνότητα είναι 16.000 φορές υψηλότερη από αυτό της σκοτεινής ύλης στο παρασκήνιο.
Κατά την ιστορία του Ηλιακού Συστήματος, οι Xu και Siegel υπολογίζουν ότι έχουν συλληφθεί 1,07 X 10 ^ 20 kg σκοτεινής ύλης, ή περίπου 0,0018% της μάζας της Γης. Για να πάρετε μια λαβή σε αυτόν τον αριθμό, η μάζα του Ceres - το μεγαλύτερο αντικείμενο στην αστεροειδή ζώνη μεταξύ Άρη και Δία - είναι περίπου 9 φορές αυτό το ποσό.
Οι Siegel και Xu υπολόγισαν πόση σκοτεινή ύλη το Ηλιακό Σύστημα έχει ξεπεράσει τη διάρκεια ζωής της 4,5 δισεκατομμυρίων ετών μοντελοποιώντας τη σύνθεση του φόντου σκοτεινής ύλης φόντου στην τροχιά του Ηλιακού Συστήματος γύρω από τον γαλαξία και υπολογίζοντας πόσο σκοτεινή ύλη θα να παγιδευτεί από το Ηλιακό Σύστημα καθώς κινείται μέσα από αυτό το φωτοστέφανο. Έκανε αυτόν τον υπολογισμό για τον Ήλιο και τον καθένα από τους οκτώ πλανήτες ξεχωριστά, δίνοντας την κατανομή της ύλης σε όλο το Ηλιακό Σύστημα, καθώς και το συνολικό ποσό που καταγράφηκε.
Μοιάζει πολύ όταν οδηγείτε το αυτοκίνητό σας σε μια ελαφρά χιονόπτωση, η σκοτεινή ύλη «κολλάει» στο Ηλιακό Σύστημα όταν δεσμεύεται βαρυτικά από τον Ήλιο και τους πλανήτες. Ακριβώς όπως μερικά από τα χιόνια λιώνουν στο παρμπρίζ σας (ελπίζουμε), μερικά δεν κολλάνε στην κουκούλα και τα περισσότερα πετούν ακριβώς, η σκοτεινή ύλη δεν κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο το ηλιακό μας σύστημα. Ορισμένοι πλανήτες έχουν περισσότερη σκοτεινή ύλη γύρω τους από άλλους, ανάλογα με το πού βρίσκονται. Παρακάτω φαίνεται η κατανομή πυκνότητας της σκοτεινής ύλης στο Ηλιακό Σύστημα
Η πρώτη αιχμή είναι ο Ερμής και οι επόμενες δύο αιχμές είναι η Αφροδίτη και η Γη (ο Άρης δεν εμφανίζεται). Το επόμενο είναι ο Δίας, ακολουθούμενο από ένα μικρό χτύπημα από τον Κρόνο και τελικά ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας σε συνδυασμό δημιουργούν το τελευταίο μικρό χτύπημα.
Πώς επηρεάζει η τοπική σκοτεινή ύλη αλληλεπιδράσεις στο Ηλιακό Σύστημα; Λοιπόν, δεν έχει μεγάλη επίδραση στις τροχιές των πλανητών, ούτε επιβραδύνει αισθητά το Ηλιακό Σύστημα στην τροχιά του γύρω από το γαλαξιακό κέντρο.
«Οι πλανητικές τροχιές, εάν υπήρχαν αρκετές σκοτεινές ύλες, θα έκαναν την περιήλια να υποχωρούν γρηγορότερα από ό, τι αν δεν υπήρχε σκοτεινή ύλη. Η ποσότητα της σκοτεινής ύλης που επιτρέπεται από αυτές τις παρατηρήσεις είναι σημαντικά μεγαλύτερη από την ποσότητα που προβλέπω. Τα λάθη στις μετρήσεις της περιπέτειας του περιαχλιού είναι σε μονάδες εκατοστών ενός τόξου δευτερόλεπτο ανά αιώνα… Ακόμα κι αν υποθέσετε ότι η σκοτεινή ύλη βρίσκεται σε ηρεμία σε σχέση με τον γαλαξία στον οποίο κινείται το Ηλιακό Σύστημα (που είναι το ακραίο παράδειγμα), το Ο ήλιος είναι παραγγελίας 10 ^ 30 kg. Η καταγραφή μίας συστάδας 10 ^ 20 kg σκοτεινής ύλης θα σας επιβραδύνει κατά περίπου 20 μικρά / δευτερόλεπτο κατά τη διάρκεια ζωής του Ηλιακού Συστήματος. Αυτό θα ήταν μικρό ». - Ο Ethan Siegel σε μια συνέντευξη μέσω email.
Και, δυστυχώς, το μυστήριο της ανωμαλίας του Pioneer δεν πρόκειται να λυθεί με αυτήν την αποκάλυψη, καθώς η μάζα της συλλαμβανόμενης σκοτεινής ύλης δεν αρκεί για να εξηγήσει τις περίεργες κινήσεις αυτού του διαστημικού σκάφους.
Ωστόσο, η ανακάλυψη μεγαλύτερης πυκνότητας και μάζας σκοτεινής ύλης στη γειτονιά μας μπορεί να βοηθήσει στη μελέτη και τον εντοπισμό της σκοτεινής ύλης. Γνωρίζοντας την κατανομή της μάζας και της πυκνότητας της τοπικής σκοτεινής ύλης - και έτσι γνωρίζοντας πόσο και πού να την ψάξει - θα προσφέρει στους αστρονόμους να επιλύσουν ακριβώς αυτό που αποτελείται με περισσότερες πληροφορίες.
«Ο προσδιορισμός μας για την τοπική πυκνότητα σκοτεινής ύλης και την κατανομή ταχύτητας έχει μεγάλη σημασία για τα πειράματα άμεσης ανίχνευσης. Οι πιο πρόσφατοι υπολογισμοί που πραγματοποιήθηκαν υποθέτουν ότι οι ιδιότητες της σκοτεινής ύλης στην τοποθεσία του Ήλιου προέρχονται απευθείας από το γαλαξιακό φωτοστέφανο. Συγκριτικά, διαπιστώνουμε ότι τα επίγεια πειράματα θα πρέπει επίσης να θεωρήσουν ένα συστατικό της σκοτεινής ύλης με πυκνότητα 16.000 φορές μεγαλύτερη από την πυκνότητα φωτοστέφανου στο παρασκήνιο », έγραψαν οι Xu και Siegel.
Πηγή: Arxiv, συνέντευξη μέσω email με τον Ethan Siegel
