Mørk materie ble teoretisert til å eksistere relativt nylig, og vi har kommet langt med å forstå hva som utgjør hele 23% av vårt univers. En fersk artikkel om den mørke saken nærmere hjemmet - akkurat her i vårt eget solsystem - avslører at det er det tettere og mer massiv enn i den galaktiske glorie.
Mørk materie er bare rare ting. Det gir ikke lys, har masse og reagerer gravitasjonsmessig med “normal” materie - tingene som vi og planeten vår og stjernene er sammensatt av. Akkurat som vanlig materie, "klumper det seg" opp, eller blir til på grunn av denne gravitasjonsattraksjonen; vi finner mer mørk materie i nærheten av galakser enn i de store vidder mellom dem.
Mørk materie er ikke bare langt unna i Melkeveien eller et eller annet sted på den andre siden av universet, men det er akkurat her hjemme i solsystemet vårt. I en fersk artikkel sendt til Fysisk gjennomgang D, Ethan Siegel og Xiaoying Xu fra University of Arizona analyserte fordelingen av mørk materie i solsystemet vårt, og fant ut at massen av mørk materie er 300 ganger mer enn den for det galaktiske halogen gjennomsnittet, og tettheten er 16.000 ganger høyere enn det av bakgrunnen mørk materie.
I løpet av solsystemets historie beregner Xu og Siegel at det er fanget 1.07 X 10 ^ 20 kg mørk materie, eller omtrent 0,0018% jordens masse. For å få tak i dette tallet er massen av Ceres - den største gjenstanden i asteroidebeltet mellom Mars og Jupiter - omtrent 9 ganger dette beløpet.
Siegel og Xu beregnet hvor mye mørk materie solsystemet har feid opp i løpet av sin 4,5 milliarder år lange levetid ved å modellere sammensetningen av bakgrunnsmørkehalogen i solsystemets bane rundt galaksen, og beregne hvor mye mørk materie som ville bli fanget av solsystemet når det beveger seg gjennom denne glorie. De kjørte denne beregningen for Solen og hver og en av de åtte planetene hver for seg, og ga fordelingen av saken gjennom solsystemet, så vel som den totale fangsten.
Mye som når du kjører bilen din gjennom et lite snøfall, "mørk materie" klistrer seg til solsystemet når det er gravitasjonsbundet av solen og planetene. Akkurat som noe av snøen smelter på frontruten din (forhåpentligvis), klistrer noen seg ikke til panseret og de fleste bare flyr rett ved, blir heller ikke mørk materiell fordelt jevnt over vårt solsystem. Noen planeter har mer mørk materie rundt seg enn andre, avhengig av hvor de er. Nedenfor vises tetthetsfordelingen av mørk materie i solsystemet
Den første piggen er Merkur, og de to neste toppene er Venus og Jorden (Mars dukker ikke opp). Den neste er Jupiter, etterfulgt av et lite hump fra Saturn og til slutt skaper Uranus og Neptune kombinert den siste lille humpen.
Hvordan påvirker den lokale mørke saken interaksjoner i solsystemet? Vel, det har ikke så stor effekt på planetene i bane, og bremser heller ikke solsystemet i sin bane rundt det galaktiske sentrum.
"Planetiske baner, hvis det var nok mørk materie til stede, ville ha perihelia-prcessen raskere enn hvis det ikke var noen mørk materie. Mengden mørkt stoff som er tillatt fra disse observasjonene er betydelig større enn mengden jeg spår. Feilene i målingene av perihelion-presisjon er i enheter på hundrelapper av en bue sekund per århundre ... Selv om du antar at den mørke materien er i ro i forhold til galaksen som solsystemet beveger seg gjennom (som er det ekstreme eksemplet), Solen er i orden 10 ^ 30 kg; å fange en klump med 10 x 20 kg mørk materie vil bremse deg med omtrent 20 mikron / sekund i løpet av solsystemets levetid. Så det ville være lite. ” â € “Ethan Siegel i et e-postintervju.
Og, dessverre, mysteriet med Pioneer-anomalien kommer ikke til å bli løst ved denne åpenbaringen, ettersom massen av den fangede mørke materien ikke er nok til å forklare de romslige romets rare stemmer.
Oppdagelsen av en høyere tetthet og masse mørk materie i nabolaget vårt kan imidlertid hjelpe til med å studere og oppdage mørk materie. Å kjenne til massen og tetthetsfordelingen av den lokale mørke saken - og dermed vite hvor mye og hvor de skal se etter den - vil gi astronomer som ønsker å løse nøyaktig hva det består av med mer informasjon.
"Vår bestemmelse av den lokale mørkstoffets tetthet og hastighetsfordelingen er av stor betydning for direkte deteksjonseksperimenter. De nyeste beregningene som er utført antar at egenskapene til mørk materie på Solens beliggenhet er avledet direkte fra den galaktiske glorie. Til sammenligning finner vi at terrestriske eksperimenter også bør vurdere en komponent av mørkt stoff med en tetthet som er 16 000 ganger større enn bakgrunnsheltetettheten, ”skrev Xu og Siegel.
Kilde: Arxiv, e-postintervju med Ethan Siegel
