Czy w naszym Układzie Słonecznym istnieje ciemna materia? Odpowiedź na to pytanie brzmi: A dlaczego by nie? Skoro jest ciemna materia w całej Drodze Mlecznej to pewnie i u nas. I w okolicy Słońca, i w okolicy Ziemi.

Ciemna materia jest (wciąż hipotetycznym, jakkolwiek pośrednio jej istnienie jest obserwacyjnie potwierdzone) medium, które nie wysyła fal elektromagnetycznych, czyli nie świeci, a oddziałuje z materią barionową jaką znamy poprzez oddziaływanie grawitacyjne. Powstała ona w Wielkim Wybuchu. Stanowi około 21% składu Wszechświata (dla przypomnienia, taka zwykła materia z której my, nasz Burek z budą, jego smycz, Ziemia i Proxima Centauri są zbudowane to tylko około 4%). Ciemna materia jest odpowiedzialna za “szybkie” uformowanie się Wszechświata, czy też istnienie galaktyk.

Zadaniem ilościowego obliczenia ciemnej materii złapanej przez Układ Słoneczny zajęło się dwóch astronomów za Steward Observatory w Arizonie: X. Xu i E. Siegel. Stwierdzili oni, że skoro ciemna materia istnieje w Naszej Galaktyce (jej średnia gęstość w naszej okolicy, w odległości około 8 kiloparseków od środka Galaktyki, jest równa ~2×10^12 kg na jednostkę astronomiczną do trzeciej potęgi), a nasz Układ Słoneczny przemierza Drogę Mleczną (prędkość Słońca w Drodze Mlecznej to około 220 km/s, czas obiegu wokół środka Galaktyki to około 240 mln lat, a nasz Układ Słoneczny istnieje co najmniej 4.5 miliarda lat), to powinien on “nałapać” w swojej wędrówce trochę ciemnej materii. Uwzględnili oni Słońce wraz z planetami (od Merkurego do Neptuna) i zastosowali problem trzech ciał.

Wyniki jakie uzyskali świadczą, że ciemnej materii w Układzie Słonecznym jest znacznie więcej niż wcześniej sądzono! Jej ilość zależy oczywiście od odległości od Słońca, od studni potencjału grawitacyjnego. W okolicy Ziemi ciemnej materii jest 1.91×10^-13 Msun. Jej całkowita ilość w Układzie to 1.07×10^20 kg, czyli 0.0000178 masy Słońca.

Autorzy projektu obliczeniowego konkludują również, że ciemna materia nie może być odpowiedzialna za anomalie w ruchu Pionerów 10 i 11, lecących przez Układ Słoneczny. Dodatkowe opóźnienia w ich ruchu (nie wynikające z grawitacyjnych oddziaływań) to 8.09+/-0.20 x 10^-8 cm/s^2 (Pionier 10) i 8.56+/-0.15 x 10^-8 cm/s^2 (Pionier 11). Aby te przyspieszenia wytłumaczyć samą obecnością ciemnej materii w Układzie Słonecznym, musiałoby jej być znacznie więcej.

[Od redaktora]

PS.1. Nie należy mylić ciemnej materii z ciemną energią. Nie należy mylić ciemnej materii z ciemną materia barionową, ale nie oświetloną (np planety, ciemne mgławice, brązowe karły itp).

PS.2. Autorzy pracy założyli stałą, niezmienną w czasie gęstość ciemnej materii w rejonie Drogi Mlecznej o r=8kpc. Osobiście nie zauważyłem aby było inaczej. Takie założenie wydaje się, że nie jest spełnione. Chyba że czas dopływu ciemnej materii do Galaktyki z obszarów jej halo, czy międzygalaktycznych będzie na tyle duży, aby zachować wymóg stałej gęstości. Jeżeli jednak założenie nie jest spełnione to dostaniemy jedynie oszacowanie masy ciemnej materii w US. Może ona być mniejsza i większa.

Autor

Marek Nikołajuk

Komentarze

  1. moanre    

    drobna uwaga — ..za anomalie w ruchu Pionerów 10 i 11, które lecących przez US. Dodatkowe opóźnienia w ich ruch (nie wynikające z grawitacyjnych oddziaływań) to 8.09+/-0.20..

    Kolega chyba za mało kawy wypił.. 😉

    1. Marek Nikołajuk    

      Ale o szszszoo chodzi? 🙂 — why? Czy chodzi tylko o poprawność językową, czy o coś merytorycznego? Jak o poprawność to dzięki za wskazanie błędu! 🙂 Pozdr.,mrk

  2. Fallen    

    Ciemna materia — Tak się zastanawiam, czy szukanie cząstek ciemnej matierii – ciężkich, mało oddziaływujących ze zwykłą materią to słuszny krok… A na pewno nie jedyny możliwy. Dodatkowa masa może być o tyle myląca, że może to być tylko pofałdowana struktura czasoprzestrzeni, w której zbiera się w skupiska zwykła materia. Ot, np. miejsca w czasoprzestrzeni, które oddziaływują z innymi subwszechświatami tworząc uwpuklenia w hiperprzestrzeni.

    1. Marek Nikołajuk    

      szukanie ciemnej materii — Jeżeli ciemna materia istnieje w Naszej Galaktyce to wydaje się, że u nas też powinna być. Dlaczego Układ Słoneczny miałby jej unikać? Dlaczego US miałby być wyróżniony? Autorzy tylko policzyli ile powinno jej być w US, ale już nic nie mówią czy jest. Obserwacyjnie jak szukać? Well. Nie wiem czy tło rentgenowskie produkowane przez nasz US byłoby silniejsze (czytaj jaśniejsze) od tła materii miedzygalaktycznej? Szczerze watpie. A zatem musimy poczekać na lepsze techniki obserwacyjne. A poza tym, czy ciemna materia powodowałaby tło rentgenowskie w naszym US? Może juz lepiej szukać w podczerwieni (IR)? Tylko jak odzielić tło IR w naszym US produkowane przez obecność ciemnej materii, a jak od tego, które jest produkowane przez zderzenia ciał w US, ich ogrzewania przez Słońce itp. A może lepiej patrzeć na zakres radiowy?

    2. Marek Nikołajuk    

      Pole skalarne.

      > Dodatkowa masa może być o tyle
      > myląca, że może to być tylko pofałdowana struktura czasoprzestrzeni,
      > w której zbiera się w skupiska zwykła materia.
      <br><br>
      Hmm. Ciekawa idea. Aż poszperam i sprawdzę czy możliwe jest wywołanie zakrzywienia czasoprzestrzeni samym polem skalarnym, np jej lokalną zmianą. Hmmm. Ciekawe.

      1. Marek Nikołajuk    

        odp.

        > czy możliwe jest wywołanie
        > zakrzywienia czasoprzestrzeni samym polem skalarnym.
        W klasycznej OTW, z równań Friedmanna-Lemaitre ze stała kosmologiczną to wg mnie jest to możliwe.

        1. Fallen    

          Obserwacje — A zatem wyciaganie wniosków z obserwacji o rzekomym istnieniu masywnych cząstek ciemnej materii nie oddziałującej z materią zwykłą może być błędne. Być może chodzi tylko o strukturę czasoprzestrzeni, miejsca w których zbiera się materia w skupiska.

Komentarze są zablokowane.