Mørk stof blev teoretiseret for at eksistere relativt for nylig, og vi er nået langt med at forstå, hvad der udgør 23 pct. Af vores univers. Et nyligt papir om den mørke sag tættere på hjemmet - lige her i vores eget solsystem - afslører, at det er det tættere og mere massiv end i den galaktiske glorie.
Mørk materie er bare almindelige underlige ting. Det giver ikke lys, har masse og reagerer tyngdekraft med "normal" materie - de ting, som vi og vores planet og stjernerne er sammensat af. Ligesom almindelig stof "klumper" det sig eller hæver sig på grund af denne tyngdekraftsattraktion; vi finder mere mørkt stof i nærheden af galakser end i de store vidder derimellem.
Mørk stof er ikke bare langt væk i Mælkevejen eller et eller andet sted på den anden side af Universet, selvom det er lige her hjemme i vores solsystem. I et for nylig forelagt dokument til Fysisk gennemgang D, Ethan Siegel og Xiaoying Xu fra University of Arizona analyserede fordelingen af mørkt stof i vores solsystem og fandt, at massen af mørkt stof er 300 gange mere end det galaktiske halogennemsnit, og densiteten er 16.000 gange højere end det i den mørke baggrund.
I løbet af solsystemets historie beregner Xu og Siegel, at der er fanget 1.07 X 10 ^ 20 kg mørkt stof, eller ca. 0,0018% jordens masse. For at få et greb om dette nummer er massen af Ceres - den største genstand i asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter - ca. 9 gange dette beløb.
Siegel og Xu beregnet, hvor meget mørkt stof solsystemet har fejet over dets 4,5 milliarder år lange levetid ved at modellere sammensætningen af baggrundsmørkehalogen i solsystemets bane rundt om galaksen og beregne hvor meget mørkt stof ville blive fanget af solsystemet, når det bevæger sig gennem denne glorie. De kørte denne beregning for Solen og hver af de otte planeter hver for sig, hvilket gav fordelingen af sagen over hele solsystemet samt den samlede fangede mængde.
Meget ligesom når du kører din bil gennem et let snefald, “klæber” mørk stof på solsystemet, når det er tyngdepunkt bundet af solen og planeterne. Ligesom nogle af sneen smelter på din forrude (forhåbentlig), klæber nogle ikke fast ved hætten og de fleste flyver lige ved, er mørk materie heller ikke fordelt jævnt i vores solsystem. Nogle planeter har mere mørkt stof omkring dem end andre, afhængigt af hvor de er. Nedenfor vises tæthedsfordelingen af det mørke stof i solsystemet
Den første pigge er Merkur, og de næste to pigge er Venus og Jorden (Mars vises ikke). Den næste er Jupiter, efterfulgt af et lille stød fra Saturn og til sidst skaber Uranus og Neptune sammen den sidste lille stød.
Hvordan påvirker det lokale mørke stof interaktioner i solsystemet? Nå, det har ikke nogen stor effekt på planeternees baner, og det bremser heller ikke solsystemet i sin bane omkring det galaktiske centrum mærkbart.
”Planetplaner, hvis der var tilstrækkelig mørk materie til stede, ville have deres perihelia-pres hurtigere end hvis der ikke var noget mørkt stof. Mængden af mørkt stof, der er tilladt fra disse observationer, er betydeligt større end den mængde, jeg forudsiger. Fejlene i målingerne af perihelion-præcession er i enheder på hundrededele af en bue sekund pr. Århundrede ... Selv hvis du antager, at det mørke stof er i ro med hensyn til den galakse, som solsystemet bevæger sig gennem (hvilket er det ekstreme eksempel), Solen er i orden 10 ^ 30 kg; at opsamle en klump med 10 x 20 kg mørkt stof vil bremse dig med cirka 20 mikron / sekund i løbet af solsystemets levetid. Så det ville være lille. ” â € “Ethan Siegel i en e-mail-samtale.
Og desværre, mysteriet med Pioneer-anomalien vil ikke blive løst ved denne åbenbaring, da massen af det fangede mørke stof ikke er nok til at forklare det rumfartøjs underlige bevægelser.
Opdagelsen af en højere tæthed og masse af mørkt stof i vores kvarter kan dog hjælpe med til undersøgelse og påvisning af mørkt stof. At kende massen og densitetsfordelingen af det lokale mørke stof â € “og dermed vide, hvor meget og hvor de skal kigge efter det â €“ vil give astronomer, der undersøger nøjagtigt, hvad det består af mere information.
”Vores bestemmelse af den lokale mørke stoftæthed og hastighedsfordeling er af stor betydning for direkte detektionseksperimenter. De seneste beregninger, der er foretaget, antager, at egenskaberne ved mørkt stof ved solens placering er afledt direkte fra den galaktiske glorie. Til sammenligning finder vi, at terrestriske eksperimenter også bør overveje en komponent af mørkt stof med en tæthed, der er 16.000 gange større end baggrunds-halotætheden, ”skrev Xu og Siegel.
Kilde: Arxiv, e-mail-interview med Ethan Siegel
