Materi gelap bertekad untuk wujud secara relatif baru-baru ini, dan kami telah jauh memahami tentang apa yang membentuk 23% dari Alam Semesta kita. Makalah baru-baru ini mengenai perkara gelap yang dekat dengan rumah â € “di sini di Sistem Suria kita sendiri â €“ menunjukkan bahawa memang begitu lebih padat dan lebih besar daripada di galaksi galaksi.
Bahan gelap hanyalah barang pelik. Ia tidak memancarkan cahaya, berjisim dan bereaksi secara graviti dengan bahan "normal" - bahan yang kita dan planet kita dan bintang terdiri dari. Sama seperti perkara biasa, ia "menggumpal", atau bertambah, kerana tarikan graviti ini; kita dapati lebih banyak bahan gelap di dekat galaksi daripada di kawasan yang luas di antara galaksi.
Bahan gelap tidak hanya jauh di Bima Sakti atau di suatu tempat di seberang Alam Semesta, walaupun: ia berada di sini di rumah di Sistem Suria kita. Dalam makalah terbaru yang diserahkan kepada Kajian Fizikal D, Ethan Siegel dan Xiaoying Xu dari University of Arizona menganalisis taburan bahan gelap di Sistem Suria kita, dan mendapati bahawa jisim jirim gelap adalah 300 kali lebih tinggi daripada purata halo galaksi, dan ketumpatannya 16,000 kali lebih tinggi daripada bahawa perkara gelap latar belakang.
Sepanjang sejarah Sistem Suria, Xu dan Siegel mengira bahawa 1.07 X 10 ^ 20 kg bahan gelap telah ditangkap, atau sekitar 0.0018% jisim Bumi. Untuk mengetahui jumlah ini, jisim Ceres - objek terbesar di tali pinggang asteroid antara Marikh dan Musytari - kira-kira 9 kali jumlah ini.
Siegel dan Xu mengira berapa banyak bahan gelap yang telah disapu oleh Sistem Suria sepanjang jangka hayatnya 4,5 bilion tahun dengan memodelkan komposisi lingkaran cahaya benda latar belakang di orbit Sistem Suria di sekitar galaksi, dan mengira berapa banyak materi gelap terperangkap oleh Sistem Suria semasa bergerak melalui lingkaran ini. Mereka menjalankan perhitungan ini untuk Matahari dan masing-masing dari lapan planet secara berasingan, memberikan pembahagian jirim ke seluruh Sistem Suria, serta jumlah keseluruhan yang ditangkap.
Sama seperti ketika anda memandu kereta anda melalui musim salji yang ringan, bahan gelap "menempel" ke Sistem Suria ketika ia secara gravitasi terikat oleh Matahari dan planet-planet. Sama seperti sebilangan salji yang meleleh di kaca depan anda (semoga), sebahagiannya tidak melekat di tudung dan kebanyakan terbang tepat, bahan gelap tidak tersebar sama rata ke seluruh Sistem Suria kita. Sebilangan planet mempunyai bahan gelap yang lebih mengelilinginya daripada yang lain, bergantung pada di mana mereka berada. Di bawah ini ditunjukkan taburan ketumpatan bahan gelap di Sistem Suria
Lonjakan pertama adalah Merkurius, dan dua lonjakan berikutnya adalah Venus dan Bumi (Marikh tidak muncul). Yang berikutnya adalah Musytari, diikuti oleh benjolan kecil dari Saturnus dan akhirnya gabungan Uranus dan Neptunus membuat gumpalan kecil terakhir.
Bagaimana jirim gelap kesan interaksi dalam Sistem Suria? Ia tidak memberi kesan besar pada orbit planet-planet, dan juga tidak melambatkan Sistem Suria di orbitnya di sekitar pusat galaksi.
"Orbit planet, jika ada cukup banyak materi gelap, akan menyebabkan perihelia mereka lebih cepat daripada jika tidak ada benda gelap. Jumlah bahan gelap yang dibenarkan dari pemerhatian ini jauh lebih besar daripada jumlah yang saya ramalkan. Kesalahan pada pengukuran prihelion pression adalah dalam satuan seperseratus lengkok kedua per abad… Walaupun anda menganggap perkara gelap berada dalam keadaan tenang sehubungan dengan galaksi yang bergerak melalui Sistem Suria (yang merupakan contoh ekstrem), Matahari adalah pesanan 10 ^ 30 kg; menangkap gumpalan bahan gelap 10 ^ 20 kg akan melambatkan anda sekitar 20 mikron / saat sepanjang hayat Sistem Suria. Jadi itu kecil. ” â € “Ethan Siegel dalam temu ramah e-mel.
Dan, sayangnya, misteri anomali Pioneer tidak akan dapat diselesaikan dengan wahyu ini, kerana jisim benda gelap yang ditangkap tidak cukup untuk menjelaskan gerakan aneh kapal angkasa itu.
Walau bagaimanapun, penemuan kepadatan dan jisim bahan gelap yang lebih tinggi dapat membantu dalam kajian dan pengesanan bahan gelap. Mengetahui taburan jisim dan ketumpatan bahan gelap tempatan â € “dan dengan itu mengetahui berapa banyak dan di mana mencarinya â akan memberi para astronom yang ingin menyelesaikan dengan tepat maklumat yang dibuatnya.
"Penentuan kami mengenai ketumpatan bahan gelap dan taburan halaju sangat penting untuk mengarahkan eksperimen pengesanan. Pengiraan terbaru yang dilakukan mengandaikan bahawa sifat bahan gelap di lokasi Matahari berasal langsung dari lingkaran galaksi. Sebagai perbandingan, kami mendapati bahawa eksperimen terestrial juga harus mempertimbangkan komponen bahan gelap dengan ketumpatan 16,000 kali lebih besar daripada kepadatan halo latar belakang, ”tulis Xu dan Siegel.
Sumber: Arxiv, temu ramah e-mel dengan Ethan Siegel
