Χάνω το δικό μου, αλλά το Ηλιακό Σύστημα μπορεί να είναι πολύ πιο τριχωτό από ό,τι πιστεύαμε ποτέ, με πυκνές συγκομιδές νηματωδών σκοτεινή ύλη ροή μέσα από τον πυρήνα της Γης και επιστρέψτε ξανά ακόμα και όταν διαβάζετε αυτό.
Εκτιμώμενη κατανομή ύλης και ενέργειας στο σύμπαν. Πίστωση: NASA
ΠΡΟΣ ΤΟ νέα μελέτη δημοσιεύοντας αυτή την εβδομάδα στο Astrophysical Journal από Gary Prézeau του Εργαστηρίου Jet Propulsion της NASA προτείνει την ύπαρξη μακριών νημάτων σκοτεινής ύλης ή «τρίχες». Η σκοτεινή ύλη είναι μια υποθετική μορφή ύλης που δεν εκπέμπει φως, με αποτέλεσμα να αντιστέκεται στις προσπάθειές μας να τη δούμε και να τη φωτογραφίσουμε, αλλά με βάση πολλές παρατηρήσεις της βαρυτικής της έλξης στη συνηθισμένη ύλη, οι αστρονόμοι μέτρησαν την ποσότητα της σκοτεινής ύλης με ακρίβεια 1% .
Τεράστιες ποσότητες σχημάτισαν έναν μπερδεμένο ιστό από νήματα μετά τοΜεγάλη έκρηξηκαι επακόλουθη εποχή του κοσμικός πληθωρισμός που χρησίμευαν ως τοποθεσίες για τη «συμπύκνωση» γαλαξιών φωτεινής ύλης. Πιθανότατα οφείλουμε την ύπαρξή μας σε αυτό το υλικό, όποιο κι αν είναι αυτό, το οποίο δεν έχει ακόμη εντοπιστεί άμεσα. Μαζί με τη σκοτεινή ενέργεια, παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της εποχής μας.
Αυτή η εικόνα Hubble δείχνει την κατανομή της σκοτεινής ύλης στο κέντρο του γιγαντιαίου σμήνους γαλαξιών Abell 1689, που περιέχει περίπου 1.000 γαλαξίες και τρισεκατομμύρια αστέρια. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τις παρατηρούμενες θέσεις 135 εικόνων με φακό 42 γαλαξιών φόντου για να υπολογίσουν τη θέση και την ποσότητα της σκοτεινής ύλης στο σμήνος. Τοποθέτησαν έναν χάρτη με αυτές τις συμπερασμένες συγκεντρώσεις σκοτεινής ύλης, με μπλε χρώμα, σε μια εικόνα του σμήνος. Η μεγαλύτερη συγκέντρωση σκοτεινής ύλης βρίσκεται στο κέντρο του σμήνους. Πίστωση: NASA, ESA, D. Coe, N. Benitez , T. Broadhurst
Σαν να μην έφτανε αυτό, η σκοτεινή ύλη περιλαμβάνει το 85% όλων των γνωστών αποθεμάτων ύλης στο σύμπαν και το 27% του συνόλου του κοσμικού προϋπολογισμού ύλης-ενέργειας. Τα συνηθισμένα πράγματα όπως τα αστέρια, τα ρόπαλα του μπέιζμπολ και το σούσι αποτελούν μόλις το 4,9% του συνόλου. Η κύρια θεωρία είναι ότι η σκοτεινή ύλη είναι «ψυχρή», που σημαίνει ότι κινείται αργά σε σύγκριση με την ταχύτητα του φωτός και ότι είναι «σκοτεινή» επειδή δεν παράγει ούτε αλληλεπιδρά με το φως. ο axion , ένα υποθετικό στοιχειώδες σωματίδιο, φαίνεται να είναι καλός υποψήφιος για τη σκοτεινή ύλη όπως και WIMP ή ασθενώς αλληλεπιδρώντα τεράστια σωματίδια, αλλά και πάλι, αυτά υπάρχουν μόνο στο χαρτί.
Σύμφωνα με υπολογισμούς που έγιναν τη δεκαετία του 1990 και προσομοιώσεις που έγιναν την τελευταία δεκαετία, η σκοτεινή ύλη σχηματίζει «λεπτοκοκκώδη ρεύματα» σωματιδίων που κινούνται με την ίδια ταχύτητα και περιστρέφονται γύρω από γαλαξίες όπως ο δικός μας. Τα ρεύματα μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερα από το ηλιακό μας σύστημα και να διασχίζουν τον γαλαξία. Ο Prézeau συγκρίνει τον σχηματισμό λεπτόκοκκων ρευμάτων σκοτεινής ύλης με την ανάμειξη παγωτού σοκολάτας και βανίλιας. Περιστρέψτε μια μεζούρα από το καθένα μαζί μερικές φορές και θα έχετε ένα ανάμεικτο σχέδιο, αλλά μπορείτε ακόμα να δείτε τα μεμονωμένα χρώματα.
«Όταν η βαρύτητα αλληλεπιδρά με το ψυχρό αέριο της σκοτεινής ύλης κατά τη διάρκεια του σχηματισμού των γαλαξιών, όλα τα σωματίδια μέσα σε ένα ρεύμα συνεχίζουν να ταξιδεύουν με την ίδια ταχύτητα», είπε ο Prézeau.
Αυτή η εικόνα μεγεθύνει για να δείξει πώς θα έμοιαζαν οι τρίχες της σκοτεινής ύλης γύρω από τη Γη. Οι τρίχες σε αυτήν την εικόνα δεν είναι για λέπια. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι οι ρίζες τέτοιων τριχών μπορεί να απέχουν 600.000 μίλια (1 εκατομμύριο χλμ) από τη Γη. Πίστωση: NASA /JPL-Caltech
Αλλά ένα διαφορετικό σενάριο ξετυλίγεται όταν ένα ρεύμα περνάει από ένα εμπόδιο όπως η Γη ή ένα φεγγάρι. Ο Prézeau χρησιμοποίησε προσομοιώσεις υπολογιστή για να ανακαλύψει ότι όταν το ρεύμα της σκοτεινής ύλης διέρχεται από έναν πλανήτη —η σκοτεινή ύλη διέρχεται κατευθείαν από εμάς σε αντίθεση με την συνηθισμένη ύλη — εστιάζεται σε ένα εξαιρετικά πυκνό νήμα ή τρίχα. Όχι ένα σόλο σκέλος, αλλά μια πλούσια σοδειά με θαμνώδη μούσια σαν τα γένια ενός ζυθοποιού.
Σύμφωνα με τον Prézeau, οι τρίχες που αναδύονται από πλανήτες έχουν τόσο «ρίζες», την πιο πυκνή συγκέντρωση σωματιδίων σκοτεινής ύλης στα μαλλιά, όσο και «άκρες», όπου τελειώνουν τα μαλλιά. Όταν τα σωματίδια ενός ρεύματος σκοτεινής ύλης περνούν μέσα από τον πυρήνα της Γης, εστιάζονται στη «ρίζα» μιας τρίχας, όπου η πυκνότητα των σωματιδίων είναι περίπου ένα δισεκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από τη μέση. Η ρίζα μιας τέτοιας τρίχας θα πρέπει να είναι περίπου 600.000 μίλια (1 εκατομμύριο χλμ) μακριά από την επιφάνεια, ή λίγο περισσότερο από το διπλάσιο από το φεγγάρι. Τα σωματίδια του ρεύματος που βόσκουν την επιφάνεια της Γης θα σχηματίσουν την άκρη της τρίχας, περίπου δύο φορές πιο μακριά από τη Γη από τη ρίζα της τρίχας.
Η ρίζα μιας τρίχας σκοτεινής ύλης που παράγεται από σωματίδια που περνούν από τον πυρήνα του Δία θα ήταν περίπου 1 τρισεκατομμύριο φορές πιο πυκνή από τον μέσο όρο. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech
Ένα ρεύμα που διέρχεται από πιο ογκώδη Δία θα έχει ρίζες ένα τρισεκατομμύριο φορές πυκνότερες από το αρχικό ρεύμα. Φυσικά, αυτές οι πυκνές συγκεντρώσεις θα ήταν ιδανικά μέρη για να στείλετε έναν ανιχνευτή για να μελετήσει τη σκοτεινή ύλη εδώ στη γειτονιά.
Οι προσομοιώσεις σε υπολογιστή αποκαλύπτουν ότι οι αλλαγές στην πυκνότητα της Γης από τον εσωτερικό πυρήνα στον εξωτερικό πυρήνα στον μανδύα και τον φλοιό αντανακλώνται στο σχήμα των τριχών, εμφανιζόμενες ως «συστροφές» που αντιστοιχούν σε μεταβάσεις από τη μια ζώνη στην άλλη. Εάν ήταν δυνατόν να πάρουμε στα χέρια μας αυτού του είδους τις πληροφορίες, θα μπορούσαμε να τις χρησιμοποιήσουμε για να χαρτογραφήσουμε καλύτερα το εσωτερικό της Γης, ακόμη και το βάθος των ωκεανών μέσα στο φεγγάρι του Δία, Ευρώπη και στον Εγκέλαδο του Κρόνου.
Η Γη τελειώνει τις ρίζες της. Τι θα σκεφτούν μετά;