Temná hmota byla teoretizována, že existuje relativně nedávno, a my jsme prošli dlouhou cestu v pochopení toho, co tvoří neuvěřitelných 23% našeho vesmíru. Nedávný článek o temné záležitosti blíže k domovu - právě tady v naší vlastní sluneční soustavě - ukazuje, že je hustší a masivnější než v galaktickém halou.
Temná hmota je prostě divná věc. Nevypouští světlo, má hmotu a gravitačně reaguje s „normální“ hmotou - věci, z nichž jsme složeni my, naše planeta a hvězdy. Stejně jako normální hmota se „shlukuje“ nebo narůstá kvůli této gravitační přitažlivosti; v galaxiích najdeme více temné hmoty než v obrovských rozestupech mezi nimi.
Temná hmota však není daleko od Mléčné dráhy nebo někde na druhé straně vesmíru: je to tady doma v naší sluneční soustavě. V nedávném příspěvku předloženém Fyzická kontrola DEthan Siegel a Xiaoying Xu z Arizonské univerzity analyzovali distribuci temné hmoty v naší Sluneční soustavě a zjistili, že hmotnost temné hmoty je 300krát vyšší než je průměr galaktického halo a hustota je 16 000krát vyšší než na pozadí temné hmoty.
Během historie sluneční soustavy Xu a Siegel počítají, že bylo zachyceno 1,07 x 10 ^ 20 kg temné hmoty, což je asi 0,0018% hmotnosti Země. Chcete-li získat úchyt na toto číslo, hmotnost Ceres - největší objekt v pásu asteroidů mezi Marsem a Jupiterem - je asi 9krát větší než tato částka.
Siegel a Xu spočítali, kolik temné hmoty Sluneční soustava prohnala během své 4,5 miliardy leté životnosti modelováním složení halou temné hmoty na pozadí na oběžné dráze Sluneční soustavy kolem galaxie a vypočítáním, kolik by temné hmoty bylo být zachycen sluneční soustavou, když se pohybuje přes tento halo. Tento výpočet provedli pro Slunce a každou z osmi planet odděleně, čímž rozdělovali hmotu v celé Sluneční soustavě a také celkové zachycené množství.
Stejně jako když řídíte auto lehkým sněžením, tmavá hmota „přilne“ ke sluneční soustavě, když je gravitačním způsobem vázána Sluncem a planetami. Stejně jako se část sněhu sníží na vašem čelním skle (doufejme), někteří se nelepí na kapotu a většina z nich právě letí, temná hmota není v naší sluneční soustavě rovnoměrně distribuována. Některé planety je obklopují více temnou hmotou než jiné, podle toho, kde jsou. Níže je znázorněno rozdělení hustoty temné hmoty ve Sluneční soustavě
První bodec je Merkur a další dva body jsou Venuše a Země (Mars se neukáže). Další je Jupiter, následovaný malým nárazem od Saturn a nakonec Uranus a Neptun dohromady vytvoří poslední malý náraz.
Jak lokální temná hmota ovlivňuje interakce ve sluneční soustavě? Nemá to velký vliv na oběžné dráhy planet, ani výrazně nezpomaluje sluneční soustavu na oběžné dráze kolem galaktického centra.
"Planetární orbity, pokud by bylo dost temné hmoty, měly by svou perihelii rychlejší, než kdyby neexistovala žádná temná hmota." Množství temné hmoty povolené z těchto pozorování je podstatně větší než množství, které předpovídám. Chyby při měření perihelionové precese jsou v jednotkách setin sekundy oblouku za století ... I když předpokládáte, že temná hmota je v klidu vzhledem k galaxii, kterou sluneční soustava prochází (což je extrémní příklad), Slunce je řádově 10 ^ 30 kg; zachycení shluku temné hmoty o hmotnosti 10 ^ 20 kg vás během životnosti Sluneční soustavy zpomalí asi o 20 mikronů za sekundu. Takže to by bylo malé. “ - Ethan Siegel v e-mailovém rozhovoru.
A bohužel, tajemství anomálie Pioneer nebude tímto odhalením vyřešeno, protože hmotnost zachycené temné hmoty nestačí k vysvětlení zvláštních pohybů této kosmické lodi.
Objev vyšší hustoty a hmotnosti temné hmoty v našem sousedství však může pomoci při studiu a detekci temné hmoty. Znalost distribuce hmoty a hustoty místní temné hmoty - a tím i vědět, kolik a kde ji hledat - poskytne astronomům, kteří hledají řešení přesně toho, z čeho se skládá, s více informacemi.
„Naše stanovení hustoty temné hmoty a distribuce rychlosti tempa má velký význam pro experimenty s přímou detekcí. Poslední provedené výpočty předpokládají, že vlastnosti temné hmoty v místě Slunce jsou odvozeny přímo z galaktického halou. Při srovnání jsme zjistili, že terestrické experimenty by také měly brát v úvahu složku temné hmoty s hustotou 16 000krát větší než je hustota halo v pozadí, “napsal Xu a Siegel.
Zdroj: Arxiv, e-mailový rozhovor s Ethanem Siegelem
