Ich verliere meinen, aber das Sonnensystem ist möglicherweise viel behaarter, als wir je dachten, mit dicken Fadenpflanzen Dunkle Materie strömen durch den Erdkern und wieder hinaus, während Sie dies lesen.
Geschätzte Verteilung von Materie und Energie im Universum. Bildnachweis: NASA
ZU neue Studie Veröffentlichung diese Woche im Astrophysical Journal von Gary Prezeau des Jet Propulsion Laboratory der NASA schlägt die Existenz langer Filamente aus dunkler Materie oder „Haaren“ vor. Dunkle Materie ist eine hypothetische Form von Materie, die kein Licht emittiert und somit unseren Versuchen, sie zu sehen und zu fotografieren, widersteht, aber basierend auf vielen Beobachtungen ihrer Anziehungskraft auf gewöhnliche Materie haben Astronomen die Menge an Dunkler Materie mit einer Genauigkeit von 1 % gemessen. .
Massive Mengen davon bildeten nach demUrknallund folgende Epoche kosmische Inflation die als Orte für die „Kondensation“ heller Materiegalaxien dienten. Wir verdanken wahrscheinlich unsere Existenz diesem Zeug, was auch immer es ist, das noch nicht direkt entdeckt werden muss. Zusammen mit der dunklen Energie bleibt es eines der größten Mysterien unserer Zeit.
Dieses Hubble-Bild zeigt die Verteilung der Dunklen Materie im Zentrum des riesigen Galaxienhaufens Abell 1689, der etwa 1.000 Galaxien und Billionen von Sternen enthält. Die Forscher verwendeten die beobachteten Positionen von 135 Linsenbildern von 42 Hintergrundgalaxien, um die Position und Menge der dunklen Materie im Haufen zu berechnen. Sie überlagerten eine blau gefärbte Karte dieser abgeleiteten Konzentrationen dunkler Materie auf ein Bild des Haufens. Die größte Konzentration dunkler Materie befindet sich im Zentrum des Haufens. Bildnachweis: NASA, ESA, D. Coe, N. Benitez, T. Broadhurst
Damit nicht genug: Die Dunkle Materie umfasst 85% aller bekannten Materiereserven im Universum und 27% des gesamten kosmischen Materie-Energie-Budgets. Gewöhnliche Dinge wie Sterne, Baseballschläger und Sushi machen nur 4,9% der Gesamtmenge aus. Die führende Theorie besagt, dass dunkle Materie „kalt“ ist, was bedeutet, dass sie sich im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit langsam bewegt und dass sie „dunkel“ ist, weil sie kein Licht erzeugt oder mit ihm interagiert. Die Axion , ein hypothetisches Elementarteilchen, scheint ein guter Kandidat für dunkle Materie zu sein, ebenso wie WIMPs oder schwach wechselwirkende massive Teilchen, aber auch diese existieren nur auf dem Papier.
Berechnungen aus den 1990er Jahren und Simulationen des letzten Jahrzehnts zufolge bildet Dunkle Materie „feinkörnige Ströme“ von Teilchen, die sich mit derselben Geschwindigkeit bewegen und Galaxien wie unsere umkreisen. Ströme können viel größer sein als unser Sonnensystem und durchqueren die Galaxie. Prézeau vergleicht die Bildung feinkörniger dunkler Materieströme mit dem Mischen von Schokoladen- und Vanilleeis. Wirbeln Sie jeweils eine Kugel ein paar Mal zusammen und Sie erhalten ein gemischtes Muster, aber Sie können immer noch die einzelnen Farben sehen.
„Wenn die Schwerkraft während der Galaxienentstehung mit dem kalten Gas der dunklen Materie interagiert, bewegen sich alle Teilchen innerhalb eines Stroms mit derselben Geschwindigkeit weiter“, sagte Prézeau.
Diese Abbildung zoomt heran, um zu zeigen, wie Haare aus dunkler Materie auf der Erde aussehen würden. Die Haare in dieser Abbildung sind nicht maßstabsgetreu. Simulationen zeigen, dass die Wurzeln solcher Haare 1 Million Kilometer von der Erde entfernt sein können. Bildnachweis: NASA /JPL-Caltech
Ein anderes Szenario tritt jedoch ein, wenn ein Bach an einem Hindernis wie der Erde oder einem Mond vorbeifließt. Prézeau verwendete Computersimulationen, um zu entdecken, dass, wenn ein Strom dunkler Materie durch einen Planeten fließt – dunkle Materie – im Gegensatz zu gewöhnlicher Materie – direkt durch uns hindurchgeht – sie in einem ultradichten Filament oder Haar fokussiert wird. Kein Solostrang, sondern eine üppige Ernte, buschig wie ein Brauerbart.
Laut Prézeau haben Haare, die von Planeten ausgehen, sowohl „Wurzeln“, die dichteste Konzentration von Partikeln dunkler Materie im Haar, als auch „Spitzen“, wo die Haare enden. Wenn Teilchen eines Stroms aus dunkler Materie durch den Erdkern strömen, fokussieren sie sich auf die „Wurzel“ eines Haares, wo die Dichte der Teilchen etwa eine Milliarde Mal höher ist als der Durchschnitt. Die Wurzel eines solchen Haares sollte etwa 1 Million Kilometer von der Oberfläche entfernt sein, oder etwas mehr als doppelt so weit wie der Mond. Die Strompartikel, die die Erdoberfläche streifen, bilden die Haarspitze, die etwa doppelt so weit von der Erde entfernt ist wie die Haarwurzel.
Die Wurzel eines Haares aus dunkler Materie, das aus Partikeln entsteht, die durch den Kern des Jupiter gehen, wäre etwa 1 Billion Mal dichter als der Durchschnitt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Ein Strom, der durch den massiveren Jupiter fließt, hätte eine Billion mal dichtere Wurzeln als der ursprüngliche Strom. Natürlich wären diese dichten Konzentrationen ideale Orte, um eine Sonde direkt hier in der Nachbarschaft zu untersuchen, um dunkle Materie zu untersuchen.
Die Computersimulationen zeigen, dass sich Änderungen der Erddichte vom inneren Kern zum äußeren Kern, zum Mantel und zur Kruste in der Form der Haare widerspiegeln und sich als „Knicke“ zeigen, die den Übergängen von einer Zone zur nächsten entsprechen. Wenn es möglich wäre, an diese Art von Informationen zu gelangen, könnten wir sie verwenden, um das Innere der Erde und sogar die Tiefe der Ozeane in Jupiters Mond Europa und Saturns Enceladus besser zu kartieren.
Die Erde bekommt ihre Wurzeln. Woran werden sie als nächstes denken?
