La materia oscura è stata teorizzata per esistere relativamente di recente, e abbiamo fatto molta strada per capire cosa costituisce un enorme 23% del nostro Universo. Un recente articolo sulla materia oscura più vicino a casa - proprio qui nel nostro Sistema Solare - rivela che lo è più denso e più massiccio che nell'aureola galattica.
La materia oscura è semplicemente roba strana. Non emette luce, ha massa e reagisce gravitazionalmente con la materia "normale" - le cose di cui siamo composti dal nostro pianeta e dalle stelle. Proprio come la materia normale, "si aggrega", o accresce, a causa di questa attrazione gravitazionale; troviamo più materia oscura vicino alle galassie che nelle vaste distese tra loro.
La materia oscura non è solo lontana nella Via Lattea o da qualche parte dall'altra parte dell'Universo: è proprio qui a casa nel nostro Sistema Solare. In un recente documento presentato a Revisione fisica DEthan Siegel e Xiaoying Xu dell'Università dell'Arizona hanno analizzato la distribuzione della materia oscura nel nostro sistema solare e hanno scoperto che la massa della materia oscura è 300 volte superiore a quella della media dell'alone galattico e la densità è 16.000 volte superiore a quella della materia oscura di fondo.
Nel corso della storia del Sistema Solare, Xu e Siegel calcolano che sono stati catturati 1,07 X 10 ^ 20 kg di materia oscura, ovvero circa lo 0,0018% della massa della Terra. Per capire questo numero, la massa di Cerere - l'oggetto più grande nella fascia di asteroidi tra Marte e Giove - è circa 9 volte tale importo.
Siegel e Xu hanno calcolato la quantità di materia oscura che il Sistema Solare ha assorbito nel corso della sua durata di 4,5 miliardi di anni modellando la composizione dell'alone di materia oscura di fondo nell'orbita del Sistema Solare attorno alla galassia e calcolando quanta materia oscura sarebbe essere intrappolato dal Sistema Solare mentre si muove attraverso questo alone. Hanno eseguito questo calcolo per il Sole e ciascuno degli otto pianeti separatamente, fornendo la distribuzione della materia in tutto il Sistema Solare, nonché la quantità totale catturata.
Proprio come quando guidi la tua auto attraverso una leggera nevicata, la materia oscura “si attacca” al Sistema Solare quando è legato gravitazionalmente dal Sole e dai pianeti. Proprio come parte della neve si scioglie sul parabrezza (si spera), alcuni non si attaccano al cofano e la maggior parte vola proprio accanto, la materia oscura non viene distribuita uniformemente in tutto il nostro Sistema Solare. Alcuni pianeti hanno più materia oscura che li circonda di altri, a seconda di dove si trovano. Di seguito è mostrata la distribuzione della densità della materia oscura nel Sistema Solare
Il primo picco è Mercurio, e i successivi due picchi sono Venere e Terra (Marte non si presenta). Il prossimo è Giove, seguito da una piccola protuberanza di Saturno e infine Urano e Nettuno combinati creano l'ultima piccola protuberanza.
In che modo la materia oscura locale influenza le interazioni nel Sistema Solare? Bene, non ha un grande effetto sulle orbite dei pianeti, né rallenta sensibilmente il Sistema Solare nella sua orbita attorno al centro galattico.
“Le orbite planetarie, se fosse presente abbastanza materia oscura, avrebbero la loro precessione perielica più velocemente che se non ci fosse materia oscura. La quantità di materia oscura consentita da queste osservazioni è considerevolmente maggiore della quantità che prevedo. Gli errori nelle misurazioni della precessione del perielio sono in unità di centesimi di un arco al secondo per secolo ... Anche se si presume che la materia oscura sia a riposo rispetto alla galassia attraverso cui si muove il Sistema Solare (che è l'esempio estremo), il Il sole è dell'ordine di 10 ^ 30 kg; catturare un grumo di materia oscura di 10 ^ 20 kg ti rallenterà di circa 20 micron / secondo per tutta la durata del Sistema Solare. Quindi sarebbe piccolo. " â € “Ethan Siegel in un'intervista via e-mail.
E, ahimè, il mistero dell'anomalia di Pioneer non sarà risolto da questa rivelazione, poiché la massa della materia oscura catturata non è sufficiente per spiegare i moti strani di quel veicolo spaziale.
Tuttavia, la scoperta di una densità e una massa di materia oscura più elevate nel nostro vicinato può aiutare nello studio e nella rilevazione della materia oscura. Conoscere la distribuzione di massa e densità della materia oscura locale - e quindi sapere quanto e dove cercarla - fornirà agli astronomi la ricerca di risolvere esattamente ciò di cui è composta con più informazioni.
“La nostra determinazione della densità della materia oscura locale e della distribuzione della velocità sono di grande importanza per gli esperimenti di rilevazione diretta. I calcoli più recenti effettuati presuppongono che le proprietà della materia oscura nella posizione del Sole siano derivate direttamente dall'alone galattico. In confronto, scopriamo che gli esperimenti terrestri dovrebbero anche considerare un componente della materia oscura con una densità 16.000 volte maggiore della densità dell'alone di fondo ”, ha scritto Xu e Siegel.
Fonte: Arxiv, intervista via email con Ethan Siegel
