افترض وجود مادة مظلمة في الآونة الأخيرة نسبيًا ، وقد قطعنا شوطًا طويلًا في فهم ما يشكل 23٪ من كوننا. كشفت دراسة حديثة عن المادة المظلمة الأقرب إلى المنزل - هنا في نظامنا الشمسي - أنها أكثر كثافة وأكثر ضخامة من هالة المجرة.
المادة المظلمة هي مجرد أشياء غريبة. إنه لا ينبعث الضوء ، وله كتلة ويتفاعل بشكل جاذب مع المادة "الطبيعية" - الأشياء التي يتكون منها نحن وكوكبنا والنجوم. تماما مثل المادة العادية ، "تتجمع" ، أو تتراكم ، بسبب هذا الجاذبية الجاذبية. نجد المزيد من المادة المظلمة بالقرب من المجرات أكثر من المساحات الشاسعة بينها.
المادة المظلمة ليست بعيدة فقط في درب التبانة أو في مكان ما على الجانب الآخر من الكون ، على الرغم من ذلك: إنها هنا في المنزل في نظامنا الشمسي. في ورقة أخيرة قدمت إلى المراجعة البدنية دقام إيثان سيجل وشياو يينغ شو من جامعة أريزونا بتحليل توزيع المادة المظلمة في نظامنا الشمسي ، ووجدوا أن كتلة المادة المظلمة تزيد 300 مرة عن متوسط هالة المجرة ، والكثافة أعلى 16000 مرة من من المادة المظلمة الخلفية.
على مدار تاريخ النظام الشمسي ، يحسب Xu و Siegel أنه تم التقاط 1.07 X 10 ^ 20 كجم من المادة المظلمة ، أو حوالي 0.0018 ٪ من كتلة الأرض. للحصول على هذا الرقم ، فإن كتلة سيريس - أكبر جسم في حزام الكويكبات بين المريخ والمشتري - تبلغ حوالي 9 أضعاف هذا المقدار.
قام Siegel و Xu بحساب كمية المادة المظلمة التي اكتسحها النظام الشمسي على مدى عمر يبلغ 4.5 مليار سنة من خلال نمذجة تكوين المادة المظلمة الخلفية في هالة في مدار النظام الشمسي حول المجرة ، وحساب مقدار المادة المظلمة محاصرون من قبل النظام الشمسي وهو يتحرك عبر هذه الهالة. لقد أجروا هذا الحساب للشمس وكل واحد من الكواكب الثمانية بشكل منفصل ، مما أعطى توزيع المادة في جميع أنحاء النظام الشمسي ، بالإضافة إلى إجمالي الكمية الملتقطة.
كما هو الحال عندما تقود سيارتك من خلال تساقط ثلوج خفيف ، فإن المادة المظلمة "تلتصق" بالنظام الشمسي عندما تكون مرتبطة بشكل جاذب بالشمس والكواكب. مثلما يذوب بعض الثلج على الزجاج الأمامي الخاص بك (نأمل) ، لا يلتصق البعض بغطاء المحرك ومعظم الذباب يمر ، ولا يتم توزيع المادة المظلمة بالتساوي في جميع أنحاء نظامنا الشمسي أيضًا. تحتوي بعض الكواكب على مادة مظلمة تحيط بها أكثر من غيرها ، اعتمادًا على مكان وجودها. يظهر أدناه توزيع كثافة المادة المظلمة في النظام الشمسي
الارتفاع الأول هو عطارد ، والارتفاعان التاليان هما الزهرة والأرض (المريخ لا يظهر). التالي هو المشتري ، يليه نتوء صغير من زحل ، وأخيرًا يخلق أورانوس ونبتون مجتمعة نتوءًا صغيرًا آخر.
كيف تؤثر المادة المظلمة المحلية على التفاعلات في النظام الشمسي؟ حسنًا ، ليس له تأثير كبير على مدارات الكواكب ، ولا يبطئ النظام الشمسي في مداره حول مركز المجرة بشكل ملحوظ.
"إن المدارات الكوكبية ، إذا كان هناك ما يكفي من المادة المظلمة ، لكانت الحضيض المسبق لها أسرع مما لو لم تكن هناك مادة مظلمة. كمية المادة المظلمة المسموح بها من هذه الملاحظات أكبر بكثير من الكمية التي أتوقعها. تقع أخطاء قياسات حركة الحضيض بوحدات المئات من جزء من القوس في الثانية ... حتى لو افترضت أن المادة المظلمة في حالة راحة فيما يتعلق بالمجرة التي يتحرك فيها النظام الشمسي (وهو المثال المتطرف) ، الشمس من أجل 10 ^ 30 كجم ؛ سيؤدي التقاط كتلة من المادة المظلمة 10 ^ 20 كجم إلى إبطائك بحوالي 20 ميكرون / ثانية على مدار عمر النظام الشمسي. لذا سيكون ذلك صغيرا ". - إيثان سيغل في مقابلة بالبريد الإلكتروني.
للأسف ، لن يتم حل لغز الشذوذ الرائد من خلال هذا الكشف ، حيث أن كتلة المادة المظلمة التي تم التقاطها ليست كافية لتفسير الحركات الغريبة لهذه المركبة الفضائية.
قد يساعد اكتشاف كثافة وكتلة أعلى من المادة المظلمة في جوارنا في دراسة واكتشاف المادة المظلمة. إن معرفة توزيع الكتلة والكثافة للمادة المظلمة المحلية - وبالتالي معرفة مقدار ومكان البحث عنها - ستزود الفلكيين الذين يتطلعون إلى حل ما تتكون منه بمزيد من المعلومات.
“إن تحديدنا للكثافة المحلية للمادة المظلمة وتوزيع السرعة لها أهمية كبيرة لتجارب الكشف المباشر. تفترض أحدث الحسابات التي تم إجراؤها أن خصائص المادة المظلمة في موقع الشمس مستمدة مباشرة من هالة المجرة. وبالمقارنة ، نجد أن التجارب الأرضية يجب أن تأخذ في الاعتبار أيضًا مكونًا من المادة المظلمة بكثافة 16000 مرة أكبر من كثافة الهالة الخلفية "، كتب شو وسيجل.
المصدر: Arxiv ، مقابلة عبر البريد الإلكتروني مع Ethan Siegel
