Uważa się, że ciemna materia jest dosłownie wszędzie, ale nie możemy jej zobaczyć. Możemy określić jego obecność grawitacyjną tylko w dużej skali kosmicznej. Naukowcy z fizyki teoretycznej teoretyzują, jak ciemna materia może wyglądać wokół Ziemi. A ich założenia stają się nieco „owłosione”.
Jeśli wierzysz w wyniki najnowszej symulacji komputerowej, zaczyna się wydawać, że planety naszego układu słonecznego rozwijają całkiem modne „brody” ciemnej materii. Pomysł ten nie tylko wprowadza nas w nieznany wcześniej trend mody międzyplanetarnej, ale także daje nam wskazówki, gdzie szukać bezpośrednich dowodów niewidzialnej materii, która prawdopodobnie stanowi 85% masy całego Wszechświata.
W tej chwili znalezienie bezpośrednich dowodów na istnienie ciemnej materii jest niezwykle trudne. Ale pośredni dowód jego istnienia, kosmos jest dosłownie pełny. Na przykład gromady galaktyczne zawierają duże ilości materii, których nie widzimy, ale których obecność staje się widoczna, gdy przechodzi przez nią światło. Chociaż ciemna materia, znana również jako materia nie-barionowa, nie może oddziaływać z impulsem elektromagnetycznym (innymi słowy, nie może rozpraszać, odbijać, emitować ani załamywać światła, gdy światło-normalne lub materia barionowa może) jak przewidywała teoria względności Einsteina, jest w stanie zniekształcić kontinuum czasoprzestrzenne.
Takie zagięcia kontinuum czasoprzestrzennego można określić za pomocą teleskopów. Mierząc zniekształcenia i obliczając, ile w nich materii jest widoczna, zobaczymy, że większość grawitacji nie jest wytwarzana przez materię, którą możemy zobaczyć (gwiazdy i galaktyki), ale przez to, czego nie widzimy (ciemna materia). Z biegiem lat astrofizycy wysunęli różne pomysły na to, jak ciemna materia oddziałuje poprzez grawitację z normalną materią i jak te dwa rodzaje materii są ze sobą powiązane. Obserwacje ruchu gwiazd i galaktyk pokazują, że aby wyjaśnić ruch gwiazd, konieczne jest, aby istniało znacznie więcej materii w galaktykach niż myśleliśmy. Ta obserwacja doprowadziła do hipotezy, że wszystkie galaktyki są otoczone aureolą czarnej materii. Na dużą skalę ciemna materia powinna tworzyć wydłużone włókna, wzdłuż których budowana jest normalna materia, czyli galaktyki. W mniejszej skali uważa się, że „drobnoziarniste przepływy” ciemnej materii unoszą się w przestrzeni międzygwiezdnej galaktyk, ewoluując wraz z nimi.
Jak oddziałuje ciemna materia z poszczególnymi planetami?
W nowym badaniu opublikowanym przez Astrophysical Journal of Astrophysics Gary Prezho, naukowiec z laboratorium silników odrzutowych NASA w Pasadenie w Kalifornii, opisuje wyniki swoich badań. Jego model teoretyczny wyjaśnia nieco, w jaki sposób strumienie cząstek ciemnej materii mogą oddziaływać z polem grawitacyjnym naszej planety.
„Przepływ (ciemnej materii) może być znacznie większy niż cały nasz układ słoneczny. Ponadto w pobliżu naszej planety przecina się i przecina wiele różnych strumieni - powiedział Prezho podczas komunikatu prasowego. „Cząstki przepływu nie zmniejszają prędkości ruchu nawet podczas oddziaływania ciemnej materii gazowej z grawitacją podczas formowania się galaktyki”.
Zgodnie z wynikami jego komputerowej symulacji tego procesu, kiedy strumienie wchodzą w interakcję z planetą, strumienie przechodzą bezpośrednio przez nią, jak „ultra gęsta nić”, tworząc wiele „włosów”, które rozciągają się na powierzchni Ziemi. Strumień ten, kierowany przez pole grawitacyjne Ziemi, nie oddziałuje z normalną materią planety, przechodzi przez nią, jak gdyby nie istniał. Jednak nie chodzi tylko o Ziemię; wszystkie pola grawitacyjne, a zatem wszystkie planety naszego układu słonecznego muszą doświadczać intensywnej koncentracji ciemnej materii, emitującej pasma ciemnej materii w przestrzeń międzyplanetarną. Jeśli chodzi o Ziemię, ciemna materia przepływa poza jej granice, gromadząc się w „korzeniach” tak zwanych „włosów” na wysokości 965606 km nad powierzchnią planety, która jest w przybliżeniu równa podwójnej odległości od Ziemi do Księżyca. Te „korzenie” są skoncentrowanymi macierzami ciemnej materii. „Końcówki” włosów rozciągają się do Kosmosu na odległość dwukrotnie większą niż ta, na której „korzenie” pochodzą z Ziemi.
Pomimo faktu, że ta hipoteza opiera się wyłącznie na odtwarzaniu równań teoretycznych, to znaczy odzwierciedla nasze zrozumienie, jak powinna zachowywać się ciemna materia, może stać się podstawą do dalszych badań ciemnej materii.
„Gdybyśmy mogli określić położenie korzeni tych włosów, moglibyśmy wysłać sondę tam w przyszłości i uzyskać dużo informacji o ciemnej materii”, mówi Prejo.
„Ciemna materia uchyliła się przed wszystkimi próbami zdefiniowania jej bezpośrednio, które prowadziliśmy przez ostatnie 30 lat. Korzenie włosków ciemnej materii są bardzo atrakcyjnym obiektem do poszukiwania, biorąc pod uwagę, jak gęstą powinny one być w naszej opinii - powiedział Charles Lawrence, fizyk i główny astronom badawczy w laboratorium silników odrzutowych NASA.
Co ciekawe, model Prezho pokazał, że „włosy” powinny zawierać informacje o tym, co znajduje się w Ziemi, ponieważ przepływa przez nią czarna materia, uzyskując „odcisk palca” planety, który można wykorzystać do zdalnego badania wewnętrznej kompozycji planety. Oczywiście to badanie ma poważne sprzeczności. Najważniejszym z nich jest fakt, że pomimo tego, że wciąż nie możemy bezpośrednio zmierzyć cząstek ciemnej materii, oddziałują one z polem grawitacyjnym planety, jak zakłada obecny model teoretyczny. Ponadto, aby przetestować tę teorię na temat włosów ciemnej materii, musimy opracować metodę znajdowania lokalizacji ciemnej materii w pobliżu Ziemi.
Czy wykryto korzenie włosów ciemnej materii? Czy ich istnienie może wyjaśnić tajemnice wszechświata, które jeszcze nie zostały ujawnione? Kto wie, ale chciałbym myśleć, że to, co widzimy w naszym układzie słonecznym, jest tylko częścią historii; a „brody” ciemnej materii mogą być tylko najnowszym piskiem kosmicznej mody.
