Vật chất tối được lý thuyết hóa để tồn tại tương đối gần đây, và chúng ta đã đi một chặng đường dài để hiểu được điều gì tạo nên một con số khổng lồ 23% trong Vũ trụ của chúng ta. Một bài báo gần đây về vật chất tối gần nhà hơn - ngay tại Hệ mặt trời của chúng ta - tiết lộ rằng đó là dày đặc hơn và đồ sộ hơn trong quầng thiên hà.
Vật chất tối chỉ là thứ kỳ lạ đơn giản. Nó không phát ra ánh sáng, có khối lượng và phản ứng hấp dẫn với vật chất bình thường của Bỉ - một thứ mà chúng ta và hành tinh của chúng ta và các ngôi sao được cấu thành. Cũng giống như vật chất bình thường, nó vón cục lên, hay bồi đắp, vì sức hút hấp dẫn này; chúng ta tìm thấy nhiều vật chất tối gần các thiên hà hơn là những khoảng rộng lớn giữa chúng.
Tuy nhiên, vật chất tối chỉ cách xa dải Ngân hà hoặc một nơi nào đó ở phía bên kia của Vũ trụ: mặc dù nó ở ngay tại nhà trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Trong một bài báo gần đây được gửi tới Đánh giá vật lý D, Ethan Siegel và Xiaoying Xu của Đại học Arizona đã phân tích sự phân bố vật chất tối trong Hệ Mặt trời của chúng ta và thấy rằng khối lượng vật chất tối gấp 300 lần so với trung bình quầng thiên hà và mật độ cao hơn 16.000 lần so với đó là vật chất tối nền.
Trong lịch sử của Hệ mặt trời, Xu và Siegel tính toán rằng 1,07 X 10 ^ 20 kg vật chất tối đã bị bắt giữ, tương đương khoảng 0,0018% khối lượng Trái đất. Để nắm được con số này, khối lượng của Ceres - vật thể lớn nhất trong vành đai tiểu hành tinh giữa Sao Hỏa và Sao Mộc - gấp khoảng 9 lần số tiền này.
Siegel và Xu đã tính toán bao nhiêu vật chất tối mà Hệ mặt trời đã quét qua tuổi thọ 4,5 tỷ năm của nó bằng cách mô hình hóa thành phần của quầng sáng vật chất nền trong quỹ đạo của Hệ mặt trời quanh thiên hà và tính toán xem vật chất tối sẽ có bao nhiêu bị bẫy bởi Hệ mặt trời khi nó di chuyển qua quầng sáng này. Họ đã thực hiện phép tính này cho Mặt trời và mỗi một trong tám hành tinh riêng biệt, đưa ra sự phân phối vật chất trên khắp Hệ Mặt trời, cũng như tổng số lượng thu được.
Giống như khi bạn lái chiếc xe của mình vượt qua một đợt tuyết rơi nhẹ, vật chất tối dính vào Hệ mặt trời khi nó bị ràng buộc bởi Mặt trời và các hành tinh. Cũng giống như một số tuyết tan trên kính chắn gió của bạn (hy vọng), một số không dính vào mui xe và hầu hết chỉ bay qua, vật chất tối cũng không phân bố đều trong Hệ Mặt trời của chúng ta. Một số hành tinh có nhiều vật chất tối xung quanh chúng hơn những hành tinh khác, tùy thuộc vào vị trí của chúng. Dưới đây là phân bố mật độ của vật chất tối trong Hệ mặt trời
Mũi nhọn đầu tiên là Sao Thủy và hai mũi nhọn tiếp theo là Sao Kim và Trái Đất (Sao Hỏa không xuất hiện). Tiếp theo là Sao Mộc, tiếp theo là một vết sưng nhỏ từ Sao Thổ và cuối cùng Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương kết hợp lại tạo ra vết sưng nhỏ cuối cùng.
Làm thế nào để vật chất tối cục bộ ảnh hưởng đến các tương tác trong Hệ Mặt Trời? Chà, nó không có ảnh hưởng lớn đến quỹ đạo của các hành tinh, và nó cũng không làm chậm Hệ mặt trời trong quỹ đạo của nó xung quanh trung tâm thiên hà.
Các quỹ đạo hành tinh của hành tinh, nếu có đủ vật chất tối hiện diện, sẽ có tiền thân perihelia của chúng nhanh hơn nếu không có vật chất tối. Lượng vật chất tối cho phép từ những quan sát này lớn hơn đáng kể so với lượng tôi dự đoán. Các sai số trong các phép đo suy đoán perihelion tính bằng đơn vị một phần trăm giây của một thế kỷ trên thế kỷ Ngay cả khi bạn cho rằng vật chất tối nằm yên đối với thiên hà mà Hệ Mặt trời di chuyển qua (đó là ví dụ cực đoan), Mặt trời có thứ tự 10 ^ 30 kg; bắt được một khối vật chất tối 10 ^ 20 kg sẽ làm bạn chậm lại khoảng 20 micron / giây trong suốt vòng đời của Hệ mặt trời. Vì vậy, đó sẽ là nhỏ. â € Ethan Siegel trong một cuộc phỏng vấn qua email.
Và, than ôi, bí ẩn về sự bất thường của Tiên phong sẽ không được giải đáp bằng tiết lộ này, vì khối lượng vật chất tối bị bắt không đủ để giải thích những chuyển động kỳ lạ của con tàu vũ trụ đó.
Tuy nhiên, việc phát hiện ra mật độ và khối lượng vật chất tối cao hơn trong khu phố của chúng ta có thể hỗ trợ cho việc nghiên cứu và phát hiện vật chất tối. Biết được sự phân bố khối lượng và mật độ của vật chất tối cục bộ và do đó biết được nó sẽ tìm được bao nhiêu và ở đâu - Cung cấp cho các nhà thiên văn học tìm cách giải quyết chính xác những gì nó tạo ra với nhiều thông tin hơn.
Phần xác định của chúng tôi về mật độ vật chất tối và phân bố vận tốc có tầm quan trọng lớn đối với các thí nghiệm phát hiện trực tiếp. Các tính toán gần đây nhất đã được thực hiện giả định rằng các tính chất của vật chất tối tại vị trí Mặt trời có nguồn gốc trực tiếp từ quầng thiên hà. Khi so sánh, chúng tôi thấy rằng các thí nghiệm trên mặt đất cũng nên xem xét một thành phần của vật chất tối với mật độ lớn hơn 16.000 lần so với mật độ quầng nền, đã viết Xu và Siegel.
Nguồn: Arxiv, phỏng vấn qua email với Ethan Siegel
