Tumman aineen teoreettisen teorian mukaan oli olemassa suhteellisen äskettäin, ja olemme oppineet paljon, mikä muodostaa mahtava 23% maailmankaikkeudesta. Äskettäinen artikkeli lähempänä kotia olevasta pimeästä aineesta - täällä omassa aurinkokunnassamme - paljastaa, että se on tiheämpi ja massiivisempi kuin galaktisessa halo.
Tumma aine on vain outoja juttuja. Se ei anna valoa, sillä on massa ja se reagoi painovoimaan "normaalin" aineen kanssa - asiat, joista me ja planeettamme ja tähdet koostuvat. Aivan kuten normaali asia, se "kohoaa" tai akretoituu tämän painovoiman vuoksi; Löydämme enemmän tummaa ainetta lähellä galakseja kuin niiden välisissä laajoissa alueissa.
Pimeä aine ei kuitenkaan ole vain kaukana Linnunradalla tai muualla universumin toisella puolella: se on täällä kotona aurinkokuntamme. Äskettäisessä asiakirjassa, joka toimitettiin Fyysinen arviointi D, Ethan Siegel ja Xiaoying Xu Arizonan yliopistosta analysoivat tumman aineen jakautumista aurinkokuntamme ja havaitsivat, että tumman aineen massa on 300 kertaa enemmän kuin galaktisen halogeeniarvon keskimääräinen ja tiheys on 16 000 kertaa suurempi kuin että taustan tumma aine.
Aurinkokunnan historian aikana Xu ja Siegel laskevat, että 1,07 X 10 ^ 20 kg tummaa ainetta on vangittu tai noin 0,0018% maan massasta. Kahvan saamiseksi tästä numerosta Ceresin - Marsin ja Jupiterin välisen asteroidihihnan suurimman esineen - massa on noin 9 kertaa tämä määrä.
Siegel ja Xu laskivat kuinka paljon tummaa ainetta aurinkokunta on pyyhkäissyt yli 4,5 miljardin vuoden elinkaarensa, mallinnamalla aurinkokunnan galaksin ympärillä olevan galaktisen taustaaineen halogeenikoostumuksen galaksin ympärillä ja laskemalla kuinka paljon tummaa ainetta olisi olla loukussa aurinkojärjestelmän liikkuessa tämän halogeenin läpi. He suorittivat tämän laskelman auringosta ja jokaisesta kahdeksasta planeetasta erikseen, ja antoivat aineen jakautumisen aurinkokunnassa, samoin kuin kaapatun kokonaismäärän.
Aivan kuten ajaessasi autolla kevyen lumisateen läpi, tumma aine “tarttuu” aurinkokuntaan, kun aurinko ja planeetat sitovat sitä painovoiman avulla. Aivan kuten osa lumesta sulaa tuulilasiisi (toivottavasti), osa ei tartu konepelliin ja suurin osa lentää oikealla puolella, myös tumma aine ei ole jakautunut tasaisesti koko aurinkokuntamme. Joidenkin planeettojen ympärillä on enemmän tummaa ainetta kuin muiden, riippuen siitä missä ne ovat. Ohessa on tumman aineen tiheyden jakautuminen aurinkokunnassa
Ensimmäinen piikki on elohopea ja kaksi seuraavaa piikkiä ovat Venus ja Maa (Mars ei näy). Seuraava on Jupiter, jota seuraa pieni kohouma Saturnusta ja lopulta Uranus ja Neptune yhdessä muodostavat viimeisen pienen kohouman.
Kuinka paikallinen tumma aine vaikuttaa vuorovaikutukseen aurinkokunnassa? No, sillä ei ole suurta vaikutusta planeettojen kiertoratoihin, eikä se hidasta aurinkokunnan kiertoradaltaan galaktisen keskuksen ympärillä tuntuvasti.
”Planeetta kiertoradalla, jos läsnä olisi tarpeeksi tummaa ainetta, perihelia-prosessi tapahtuisi nopeammin kuin jos tummaa ainetta ei olisi. Näistä havainnoista sallittu tumman aineen määrä on huomattavasti suurempi kuin ennustan. Perihelioniprecession mittauksissa esiintyvät virheet ovat kaarisekunnin sadasosayksiköinä vuosisataa kohti ... Vaikka olettaisitkin, että tumma aine on levossa aurinkojärjestelmän läpi kulkevan galaksin suhteen (mikä on äärimmäinen esimerkki), Aurinko on luokkaa 10 ^ 30 kg; 10 ^ 20 kg: n tumman materiaalin sieppaaminen hidastaa sinua noin 20 mikronia sekunnissa aurinkokunnan elinaikana. Joten se olisi pieni. ” - Ethan Siegel sähköpostihaastattelussa.
Ja valitettavasti Pioneer-poikkeavuuden mysteeri ei tule ratkaisemaan tällä ilmoituksella, koska vangitun tumman aineen massa ei riitä selittämään kyseisen avaruusaluksen outoja liikkeitä.
Suuremman tumman aineen tiheyden ja massan löytäminen naapurimaistamme voi kuitenkin auttaa tumman aineen tutkimisessa ja havaitsemisessa. Paikallisen tumman aineen massa- ja tiheysjakauman tunteminen ja sen tietäminen, kuinka paljon ja mistä sitä etsiä - antaa tähtitieteilijöille mahdollisuuden selvittää tarkalleen, mistä se koostuu.
”Määrittämisellämme pimeän aineen tiheys ja nopeuden jakautuminen ovat erittäin tärkeitä suorien havaitsemiskokeiden suorittamisessa. Viimeisimmissä suoritetuissa laskelmissa oletetaan, että tumman aineen ominaisuudet Auringon sijainnissa johdetaan suoraan galaktisesta halogeenista. Vertailun vuoksi huomaamme, että maanpäällisissä kokeissa tulisi myös harkita tumman aineen komponenttia, jonka tiheys on 16 000 kertaa suurempi kuin taustahalogeenitiheys ”, kirjoittivat Xu ja Siegel.
Lähde: Arxiv, sähköpostihaastattelu Ethan Siegelin kanssa
