Materi gelap diteorikan ada relatif baru-baru ini, dan kami telah menempuh jalan panjang dalam memahami apa yang membentuk 23% kekalahan dari Semesta kita. Sebuah makalah baru-baru ini tentang materi gelap yang lebih dekat ke rumah â € “di sini di Tata Surya kita sendiri â €“ mengungkapkan bahwa itu benar lebih padat dan lebih masif daripada di halo galaksi.
Dark matter hanyalah hal aneh. Itu tidak memancarkan cahaya, memiliki massa dan bereaksi secara gravitasi dengan materi "normal" - hal-hal yang kita dan planet kita dan bintangnya miliki. Sama seperti materi normal, ia "menggumpal", atau bertambah, karena gaya tarik gravitasi ini; kita menemukan lebih banyak materi gelap di dekat galaksi daripada di bentangan luas di antara mereka.
Materi gelap tidak jauh di Bima Sakti atau di suatu tempat di sisi lain Semesta, meskipun: ia ada di sini di rumah di Tata Surya kita. Dalam sebuah makalah terbaru dikirimkan ke Ulasan Fisik D, Ethan Siegel dan Xiaoying Xu dari University of Arizona menganalisis distribusi materi gelap di Tata Surya kita, dan menemukan bahwa massa materi gelap adalah 300 kali lebih banyak daripada rata-rata halo galaksi, dan kepadatannya 16.000 kali lebih tinggi daripada bahwa dari materi gelap latar belakang.
Selama sejarah Tata Surya, Xu dan Siegel menghitung bahwa 1,07 X 10 ^ 20 kg materi gelap telah ditangkap, atau sekitar 0,0018% massa Bumi. Untuk mengetahui jumlah ini, massa Ceres - objek terbesar di sabuk asteroid antara Mars dan Jupiter - sekitar 9 kali lipat dari jumlah ini.
Siegel dan Xu menghitung berapa banyak materi gelap yang disapu Tata Surya selama umur 4,5 miliar tahun dengan memodelkan komposisi latar belakang materi gelap halo di orbit Tata Surya di sekitar galaksi, dan menghitung seberapa banyak materi gelap akan terjadi. terjebak oleh Tata Surya saat bergerak melalui lingkaran cahaya ini. Mereka menjalankan perhitungan ini untuk Matahari dan masing-masing dari delapan planet secara terpisah, memberikan distribusi materi ke seluruh Tata Surya, serta jumlah total yang ditangkap.
Sama seperti ketika Anda mengendarai mobil Anda melalui hujan salju ringan, materi gelap "menempel" ke Tata Surya ketika gravitasi terikat oleh Matahari dan planet. Sama seperti beberapa salju yang meleleh di kaca depan Anda (semoga), beberapa tidak menempel pada kap mesin dan sebagian besar hanya terbang begitu saja, materi gelap juga tidak didistribusikan secara merata ke seluruh Tata Surya kita. Beberapa planet memiliki lebih banyak materi gelap di sekitarnya daripada yang lain, tergantung di mana mereka berada. Yang ditunjukkan di bawah ini adalah distribusi kepadatan materi gelap di Tata Surya
Paku pertama adalah Merkurius, dan dua paku berikutnya adalah Venus dan Bumi (Mars tidak muncul). Berikutnya adalah Yupiter, diikuti oleh benjolan kecil dari Saturnus dan akhirnya Uranus dan Neptunus bergabung menciptakan benjolan kecil terakhir.
Bagaimana interaksi materi gelap lokal di Tata Surya? Yah, itu tidak memiliki efek besar pada orbit planet-planet, juga tidak memperlambat Tata Surya dalam orbitnya di sekitar pusat galaksi.
“Planet mengorbit, jika ada cukup banyak materi gelap, akan memiliki presesi perihelia mereka lebih cepat daripada jika tidak ada materi gelap. Jumlah materi gelap yang diizinkan dari pengamatan ini jauh lebih besar dari jumlah yang saya prediksi. Kesalahan pada pengukuran presesi perihelion adalah dalam satuan seperseratus busur kedua per abad ... Bahkan jika Anda menganggap materi gelap itu diam sehubungan dengan galaksi yang bergerak melalui Tata Surya (yang merupakan contoh ekstrem), Sun adalah pesanan 10 ^ 30 kg; menangkap 10 ^ 20 kg gumpalan materi gelap akan memperlambat Anda sekitar 20 mikron / detik selama masa hidup Tata Surya. Jadi itu akan kecil. " â € “Ethan Siegel dalam wawancara email.
Dan, sayangnya, misteri anomali Pionir tidak akan diselesaikan oleh wahyu ini, karena massa materi gelap yang ditangkap tidak cukup untuk menjelaskan gerakan aneh dari pesawat ruang angkasa itu.
Namun, penemuan kepadatan dan massa materi gelap yang lebih tinggi di lingkungan kita dapat membantu dalam mempelajari dan mendeteksi materi gelap. Mengetahui distribusi massa dan kepadatan materi gelap lokal â € “dan dengan demikian mengetahui seberapa banyak dan di mana mencarinya â €“ akan memberikan para astronom mencari pemecahan tepat apa yang dibuat dengan informasi lebih lanjut.
“Penentuan kepadatan materi gelap lokal dan distribusi kecepatan kami sangat penting untuk eksperimen deteksi langsung. Perhitungan terbaru yang telah dilakukan mengasumsikan bahwa sifat-sifat materi gelap di lokasi Matahari berasal langsung dari halo galaksi. Sebagai perbandingan, kami menemukan bahwa eksperimen terestrial juga harus mempertimbangkan komponen materi gelap dengan kerapatan 16.000 kali lebih besar dari kerapatan halo latar belakang, ”tulis Xu dan Siegel.
Sumber: Arxiv, wawancara email dengan Ethan Siegel
