Teoreetiliselt käsitleti tumeda aine olemasolu suhteliselt hiljuti ja oleme jõudnud kaugele mõistmaks, mis moodustab meie universumist ilmatu 23%. Värskest kodust lähemal asuvat tumedat ainet käsitlevast artiklist - siinsamas meie enda päikesesüsteemis - selgub, et see on tihedam ja massiivsem kui galaktilises halo.
Tume aine on lihtsalt imelik värk. See ei eralda valgust, omab massi ja reageerib gravitatsiooniliselt „normaalse” ainega - asjadega, millest meie koos meie planeet ja tähed koosnevad. Nii nagu tavaline asi, see "kobiseb" või akreteerub selle gravitatsioonilise külgetõmbe tõttu; leiame galaktikate lähedal rohkem tumedat ainet kui nende vahel asuvates suurtes avarustes.
Tume aine ei ole aga Linnutees ega kuskil teisel pool universumit kaugel: see asub siin, meie päikesesüsteemi kodus. Hiljutises dokumendis, mis esitati Füüsiline ülevaade D, Ethan Siegel ja Xiaoying Xu Arizona ülikoolist analüüsisid tumeda aine jaotust meie päikesesüsteemis ja leidsid, et tumeda aine mass on 300 korda suurem kui galaktiliste halode keskmisel massil ja tihedus on 16 000 korda suurem kui tumeaine taust.
Päikesesüsteemi ajaloo jooksul arvutavad Xu ja Siegel, et on püütud 1,07 X 10 ^ 20 kg tumedat ainet ehk umbes 0,0018% Maa massist. Selle numbri käepideme saamiseks on Cerese mass - kõige suurem objekt asteroidivöös Marsi ja Jupiteri vahel - mass umbes 9 korda suurem.
Siegel ja Xu arvutasid välja, kui palju tumedat ainet päikesesüsteem on oma 4,5 miljardi aasta pikkuse eluea jooksul üles pühkinud, modelleerides galaktika ümber Päikesesüsteemi orbiidil oleva taustmaterjali halo kompositsiooni ja arvutades välja, kui palju tumedat ainet oleks olla päikesesüsteemi kaudu selle halo kaudu liikudes lõksus. Nad tegid seda arvutust Päikese ja iga kaheksa planeedi kohta eraldi, andes aine jaotuse kogu Päikesesüsteemi jaoks, samuti kogu hõivatud koguse.
Täpselt nagu siis, kui sõidad oma autoga läbi kerge lumesaju, kleepub tume aine Päikesesüsteemi, kui see on Päikese ja planeetide gravitatsiooniliselt seotud. Nii nagu osa lund sulab teie esiklaasil (loodetavasti), ei kleepu osa õhupuhasti külge ja enamik lendab lihtsalt mööda, nii et tume aine pole ka meie Päikesesüsteemis ühtlaselt jaotunud. Mõnel planeedil on neid ümbritsev rohkem tumedat ainet kui teistel, sõltuvalt sellest, kus nad asuvad. Allpool on toodud tumeaine tiheduse jaotus Päikesesüsteemis
Esimene teravik on Merkuur ja kaks järgmist naelu on Veenus ja Maa (Marsi ei kuvata). Järgmine on Jupiter, millele järgneb väike muhk Saturnist ja lõpuks Uraan ja Neptuun kokku loovad viimase väikese muhke.
Kuidas mõjutab kohalik tumeaine koostoimet Päikesesüsteemis? Noh, see ei oma suurt mõju planeetide orbiitidele ega aeglusta Päikesesüsteemi orbiidil galaktikakeskuse ümber märgatavalt.
“Planeetide orbiitidel, kui seal oleks piisavalt tumedat ainet, oleks nende perifeelne pretsess kiirem kui siis, kui tumedat ainet poleks. Nendest vaatlustest lubatud tumeaine kogus on tunduvalt suurem kui ma ennustan. Periheliooni pretsessiooni mõõtmisel esinevad vead on kaaresekundi sajandikühikutes sajandiku kohta ... Isegi kui eeldada, et tumeaine on päikesesüsteemi liikuva galaktika suhtes puhkeolekus (mis on äärmuslik näide), on Päike on suurusjärgus 10 ^ 30 kg; 10 ^ 20 kg tumeda aine tükikese hõivamine aeglustab teid Päikesesüsteemi eluea jooksul umbes 20 mikroni sekundis. Nii et see oleks väike. ” - Ethan Siegel meiliintervjuus.
Ja paraku ei lahenda see ilmutus Pioneeri anomaalia saladust, kuna hõivatud tumeaine mass ei ole selle kosmoselaeva veidrate liikumiste selgitamiseks piisav.
Tugevama tumeaine tiheduse ja massi avastamine meie naabruses võib siiski aidata tumeaine uurimisel ja avastamisel. Kohaliku tumeda aine massi ja tiheduse jaotuse tundmine ning seega ka selle otsimine - kui palju ja kust seda otsida - pakuvad astronoomidele lisateavet selle kohta, millest see täpselt koosneb.
„Meie määramine kohaliku tumeaine tiheduse ja kiiruse jaotuse kohta on tuvastuskatsete suunamisel suur tähtsus. Värskeimad tehtud arvutused eeldavad, et tumeda aine omadused Päikese asukohas tulenevad otse galaktilisest halodest. Võrdluseks leiame, et maapealsetes katsetes tuleks arvestada ka tumeaine komponendiga, mille tihedus on 16 000 korda suurem kui tausta halo tihedus, ”kirjutasid Xu ja Siegel.
Allikas: Arxiv, e-posti intervjuu Ethan Siegeliga
