Earth zou harige donkere materie kunnen hebben

Anonim

Deze illustratie toont de aarde omgeven door theoretische filamenten van donkere materie genaamd "haren".

De weergave van deze kunstenaar zoomt in op hoe donkere materie "haren" er op aarde uit kunnen zien.

De wortel van een haar van donkere materie dat wordt geproduceerd uit deeltjes die door de kern van Jupiter gaan, zou ongeveer 1000 miljard keer dichter zijn dan gemiddeld.

Het zonnestelsel is misschien veel hariger dan we dachten.

Een nieuwe studie die deze week publiceerde in het Astrophysical Journal door Gary Prézeau van NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië, stelt het bestaan ​​voor van lange filamenten van donkere materie, of 'haren'.

Donkere materie is een onzichtbare, mysterieuze substantie die ongeveer 27 procent uitmaakt van alle materie en energie in het universum. De reguliere materie, die alles vormt wat we om ons heen kunnen zien, is slechts 5 procent van het universum. De rest is donkere energie, een vreemd fenomeen geassocieerd met de versnelling van ons uitdijende universum.

Noch donkere materie, noch donkere energie is ooit rechtstreeks gedetecteerd, hoewel veel experimenten proberen om de mysteries van donkere materie te ontsluiten, hetzij diep in de grond of in de ruimte.

Op basis van vele waarnemingen van de aantrekkingskracht van de zwaartekracht, zijn wetenschappers er zeker van dat donkere materie bestaat en hebben ze gemeten hoeveel er in het universum is met een nauwkeurigheid van beter dan één procent. De leidende theorie is dat donkere materie "koud" is, wat betekent dat het niet veel beweegt, en het is "donker" in zoverre dat het geen licht produceert of ermee interageert.

Sterrenstelsels, die sterren van gewone materie bevatten, vormen zich vanwege schommelingen in de dichtheid van donkere materie. Zwaartekracht fungeert als de lijm die zowel de gewone als de donkere materie bijeenhoudt in sterrenstelsels.

Volgens berekeningen in de jaren 1990 en simulaties die in het laatste decennium zijn uitgevoerd, vormt donkere materie "fijnkorrelige stromen" van deeltjes die met dezelfde snelheid- en baan-melkwegstelsels zoals de onze bewegen.

"Een stroom kan veel groter zijn dan het zonnestelsel zelf, en er zijn veel verschillende stromen die door onze galactische omgeving kris-kras lopen, " zei Prézeau.

Prézeau vergelijkt de vorming van fijnkorrelige stromen donkere materie met het mengen van chocolade en vanille-ijs. Wervel een schep van elk een paar keer samen en je krijgt een gemengd patroon, maar je kunt nog steeds de afzonderlijke kleuren zien.

"Wanneer de zwaartekracht interageert met het koude donkere materiegas tijdens de vorming van een sterrenstelsel, gaan alle deeltjes in een stroom verder met dezelfde snelheid, " zei Prézeau.

Maar wat gebeurt er als een van deze stromen een planeet als de aarde nadert? Prézeau gebruikte computersimulaties om erachter te komen.

Zijn analyse vindt dat wanneer een donkere materiestroom door een planeet gaat, de stroomdeeltjes zich concentreren op een ultra-dichte gloeidraad, of 'haar', van donkere materie. In feite zouden er zoveel van dergelijke haren uit de aarde moeten komen.

Een stroom gewone materie zou niet door de aarde gaan en de andere kant uit. Maar vanuit het oogpunt van donkere materie is de aarde geen obstakel. Volgens de simulaties van Prézeau zou de zwaartekracht van de aarde de stroom donkere materiedeeltjes concentreren en buigen in een smal, dicht haar.

Haren die opkomen uit planeten hebben zowel "wortels", de dichtste concentratie van donkere materiedeeltjes in het haar, en "tips", waar het haar eindigt. Wanneer deeltjes van een donkere materiestroom door de kern van de aarde gaan, richten ze zich op de "wortel" van een haar, waar de dichtheid van de deeltjes ongeveer een miljard keer meer dan gemiddeld is. De wortel van zo'n haar moet ongeveer 600.000 mijl (1 miljoen kilometer) van het oppervlak verwijderd zijn, of twee keer zo ver als de maan. De stroomdeeltjes die op het aardoppervlak grazen, vormen de punt van het haar, ongeveer twee keer zo ver van de aarde als de haarwortel.

"Als we de locatie van de wortel van deze haartjes konden lokaliseren, zouden we mogelijk een sonde daarheen kunnen sturen en een schat aan gegevens over donkere materie krijgen, " zei Prézeau.

Een stroom die door de kern van Jupiter stroomt, zou nog dichtere wortels produceren: bijna 1 biljoen keer dichter dan de oorspronkelijke stroom, volgens de simulaties van Prézeau.

"Donkere materie heeft alle pogingen tot directe detectie gedurende meer dan 30 jaar ontweken De wortels van donkere materieharen zouden een aantrekkelijke plaats zijn om te kijken, gegeven hoe dicht ze worden geacht te zijn, " zei Charles Lawrence, hoofdwetenschapper voor JPL's astronomie, fysica en technologie directoraat.

Een andere fascinerende bevinding van deze computersimulaties is dat de veranderingen in dichtheid die zich op onze planeet bevinden - van de binnenste kern, de buitenste kern, de mantel naar de korst - in de haren zouden worden weerspiegeld. De haren zouden "knikken" in zich hebben die overeenkomen met de overgangen tussen de verschillende lagen van de aarde.

Theoretisch zouden wetenschappers, als het mogelijk was om deze informatie te verkrijgen, haren van koude, donkere materie kunnen gebruiken om de lagen van een planetair lichaam in kaart te brengen, en zelfs de diepten van oceanen op ijzige manen afleiden.

Verder onderzoek is nodig om deze bevindingen te ondersteunen en de mysteries van de aard van donkere materie te ontrafelen.

Het California Institute of Technology beheert JPL voor NASA.

menu
menu