Teoretiziralo se da tamna tvar postoji relativno nedavno, a mi smo daleko napredovali u razumijevanju onoga što čini nevjerojatnih 23% našeg svemira. Naša vlastita galaksija okružena je aureolom tamne tvari koja joj dodaje masu. Nedavni rad o tamnoj materiji bliže kući – upravo ovdje u našem Sunčevom sustavu – otkriva da jegušće i masivnije nego u galaktičkom halou.
Tamna materija je samo čudna stvar. Ne ispušta svjetlost, ima masu i gravitacijsko reagira s 'normalnom' materijom - stvarima od kojih smo sastavljeni i mi i naš planet i zvijezde. Baš kao i normalna materija, ona se 'zgruda' ili nakuplja zbog ove gravitacijske privlačnosti; nalazimo više tamne tvari u blizini galaksija nego u ogromnim prostranstvima između njih.
Međutim, tamna tvar nije samo daleko u Mliječnoj stazi ili negdje na drugoj strani svemira: ona je upravo ovdje kod kuće u našem Sunčevom sustavu. U nedavnom radu dostavljenom naFizički pregled D, Ethan Siegel i Xiaoying Xu sa Sveučilišta Arizona analizirali su raspodjelu tamne tvari u našem Sunčevom sustavu i otkrili da je masa tamne tvari 300 puta veća od prosječne mase galaktičkog haloa, a gustoća 16 000 puta veća od ono pozadinske tamne tvari.
Tijekom povijesti Sunčevog sustava, Xu i Siegel izračunali su da je zarobljeno 1,07 X 10^20 kg tamne tvari, ili oko 0,0018% mase Zemlje. Da bismo shvatili ovaj broj, masa Ceresa – najvećeg objekta u asteroidnom pojasu između Marsa i Jupitera – je oko 9 puta veća.
Siegel i Xu izračunali su koliko je tamne tvari Sunčev sustav pomeo tijekom svog životnog vijeka od 4,5 milijardi godina modeliranjem sastava pozadinskog haloa tamne tvari u orbiti Sunčevog sustava oko galaksije i izračunavanjem koliko bi tamne materije bilo biti zarobljeni Sunčevim sustavom dok se kreće kroz ovu halo. Izvršili su ovaj izračun za Sunce i svaki od osam planeta zasebno, dajući distribuciju materije u Sunčevom sustavu, kao i ukupnu uhvaćenu količinu.
Slično kao kada vozite automobil kroz lagani snijeg, tamna tvar se 'lijepi' za Sunčev sustav kada je gravitacijski vezana Suncem i planetima. Baš kao što se dio snijega topi na vašem vjetrobranskom staklu (nadajmo se), neki se ne lijepi za haubu, a većina jednostavno proleti, ni tamna tvar nije ravnomjerno raspoređena po našem Sunčevom sustavu. Neki planeti imaju više tamne tvari koja ih okružuje od drugih, ovisno o tome gdje se nalaze. Dolje je prikazana raspodjela gustoće tamne tvari u Sunčevom sustavu
Prvi šiljak je Merkur, a sljedeća dva su Venera i Zemlja (Mars se ne pojavljuje). Sljedeći je Jupiter, nakon čega slijedi mala kvrga od Saturna i konačno Uran i Neptun zajedno stvaraju posljednju malu izbočinu.
Kako lokalna tamna tvar utječe na interakcije u Sunčevom sustavu? Pa, nema veliki utjecaj na orbite planeta, niti značajno usporava Sunčev sustav u njegovoj orbiti oko galaktičkog središta.
“Planetarne orbite, da je prisutno dovoljno tamne tvari, imale bi preces perihelije brže nego da nema tamne tvari. Količina tamne tvari dopuštena ovim opažanjima znatno je veća od količine koju predviđam. Pogreške u mjerenjima precesije perihela su u jedinicama stotinke lučne sekunde po stoljeću... Čak i ako pretpostavite da tamna tvar miruje u odnosu na galaksiju kroz koju se Sunčev sustav kreće (što je ekstremni primjer), Sunce je reda 10^30 kg; hvatanje nakupine tamne tvari od 10^20 kg usporit će vas za oko 20 mikrona/sekundi tijekom životnog vijeka Sunčevog sustava. Tako da bi to bilo malo.” – Ethan Siegel u intervjuu e-poštom.
I, nažalost, misterij Pionirska anomalija neće biti riješeno ovim otkrićem, jer masa zarobljene tamne tvari nije dovoljna da objasni čudna kretanja te letjelice.
Međutim, otkriće veće gustoće i mase tamne tvari u našem susjedstvu može pomoći u proučavanju i otkrivanju tamne tvari. Poznavanje raspodjele mase i gustoće lokalne tamne materije – i time znati koliko i gdje je tražiti – omogućit će astronomima da s više informacija istraže od čega se ona točno sastoji.
“Naše određivanje lokalne gustoće tamne tvari i raspodjele brzine od velike je važnosti za izravne eksperimente detekcije. Najnoviji proračuni koji su provedeni pretpostavljaju da su svojstva tamne tvari na lokaciji Sunca izvedena izravno iz galaktičkog haloa. Za usporedbu, otkrivamo da bi zemaljski eksperimenti također trebali uzeti u obzir komponentu tamne tvari gustoće 16 000 puta veće od gustoće pozadinskog haloa”, napisali su Xu i Siegel.
Izvor: Arhiva , e-mail intervju sa Ethan Siegel