8.2K
Новое исследование, опубликованное Gary Prézeau (Гэри Презу) из Лаборатории реактивного движения NASA (NASA/JPL) в журнале Astrophysical Journal, предполагает наличие длинных нитей из темной материи, пронизывающих всю Солнечную систему.
Темная материя — это невидимая, таинственная субстанция, которая составляет около 27% от всей материи и энергии во Вселенной. Обычная материя, составляющая все, что мы видим вокруг нас, это не более 5% от Вселенной. Остальное – темная энергия, странное явление, связанное с ускорением нашей расширяющейся Вселенной.
На данный момент еще не получены непосредственные образцы темной материи, хотя в попытках раскрыть ее тайны были проведены многие эксперименты в космосе и в недрах Земли. Опираясь на многочисленные наблюдения за действием гравитационного притяжения, ученые рассчитали, что темная материя существует, и более того измерили ее количество во Вселенной с точностью до одного процента. Основная теория гласит, что темная материя не излучает свет и не взаимодействует с его лучами.
Галактики, звезды которых формируются из обычных веществ, образованы за счет периодического изменения плотности темной материи. Гравитация действует как клей, прочно связывающий обычную и темную материи в структуры галактик.
Согласно расчетам, выполненным в 1990-е годы, и современному моделированию темная материя образует «мелкозернистые» потоки частиц, которые движутся с одинаковой скоростью. Величина таких потоков может намного превышать размеры самой Солнечной системы. Они стремятся в разных направлениях, бороздя просторы нашей галактической окрестности.
В статье Гэри Презу уподобляет формирование мелкозернистого потока темной материи смешиванию шоколада с ванильным мороженым. После нескольких перемешиваний мы получаем равномерно распределенную массу, но по-прежнему можем различать цвета шоколада и пломбира.
«Когда гравитация в период формирования галактик взаимодействует с холодной темной материи, все частицы, попавшие в поток, продолжают путешествие с той же скоростью,» — пишет Презу.
Но что происходит, когда один из этих потоков приближается к планете, такой как Земля? Гэри Презу использовал компьютерное моделирование, чтобы выяснить это.
Его анализ обнаружил, что, когда поток темной материи проходит через планеты, поток частиц разделяется на ультра-плотные нити, так называемые «волосы» темной материи. На самом деле, любая звездная система пронизана «волосками», торчащими из планет, и Земля не исключение.
Поток обычной материи не сможет пройти сквозь Землю и выйти с другой стороны, но для темной материи Земли не помеха. Согласно Презу, земное притяжение будет собирать поток частиц темной материи в тонкие частые волосы.
В «корнях» волосков, выходящих из планет, концентрация частиц темной материи максимальна, к «кончикам» волос плотность темного вещества снижается. Когда поток темной материи проходит через центр Земли, частицы сосредоточиваются в «корне» волоса, где их плотность примерно в миллиард раз превышает среднюю. Корень формируется примерно в 1 миллионе километров от Земли, что более чем в два раза превышает расстояние до Луны.
«Если бы мы могли точно определить местоположение корней этих волос, мы потенциально могли бы отправить туда зонд и получить подробные данные о темной материи,» – говорит Гэри Презу.
Согласно расчетам Презу, поток частиц, проходящий через ядро Юпитера, сформирует еще более плотные «корни»: почти в 1 триллион раз более плотные, чем концентрация входного потока темной материи.
«Темная материя ускользает от всех попыток прямого обнаружения на протяжении более 30 лет. Корни темной материи были бы привлекательным местом для изучения, учитывая их расчетную плотность,» – сказал Чарльз Лоуренс, старший научный сотрудник JPL по астрономии, физике и технологиям управления.
Еще один увлекательный результат компьютерного моделирования заключается в том, что изменение в плотности внутри нашей планеты, от внутреннего ядра до внешнего ядра, мантии и земной коры, находит свое отражение в «волосах», которые также имеют перегибы, характеризующие смену планетарных слоев.
Теоретически, ученые могли бы использовать результаты изучения волос холодной темной материи, чтобы определить число и размер слоев планетарных тел, и даже сделать вывод о глубине океанов на ледяных лунах. На данный момент необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить или опровергнуть эти выводы и раскрыть тайны природы темной материи.