Theoretische Berechnungen eines JPL-Astronomen legen nahe, dass Ströme dunkler Materie, die durch die Erde strömen, als ultradichte Filamente oder „Haare“ auftreten würden.
Das Künstlerkonzept der Erde, umgeben von Filamenten aus Haaren der dunklen Materie, wie es in einer neuen Studie von Gary Prézeau vom NASA Jet Propulsion Laboratory vorgeschlagen wurde. Lesen Sie mehr über dieses Bild. Bild über JPL.
Viele ultradichte Filamente oder „Haare“ dunkler Materie können von der Erde und den anderen Planeten in unserem Sonnensystem sprießen. Dies geht aus neuen theoretischen Untersuchungen von Gary Prézeau vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien, hervor. Er verwendete Computersimulationen, um herauszufinden, was wann passiert ein Strom dunkler Materie geht durch einen Planeten. Das Astrophysical Journal hat diese Woche seine Forschungsergebnisse veröffentlicht, und das JPL hat am 23. November 2015 eine Erklärung dazu veröffentlicht.
Die Idee feinkörniger Ströme dunkler Materieteilchen, die sich alle mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen und Galaxien wie unsere umkreisen, stammt aus theoretischen Berechnungen der 1990er Jahre und Simulationen des letzten Jahrzehnts.
Prézeau hat die Forschung weiter vorangetrieben und simuliert, was mit Strömen der dunklen Materie passiert, die durch unser Sonnensystem fließen. Er sagte:
Ein Strom kann viel größer sein als das Sonnensystem selbst, und es gibt viele verschiedene Ströme, die unsere galaktische Nachbarschaft durchziehen.
Dunkle Materie - die unsichtbare, mysteriöse Substanz, die etwa ein Viertel der gesamten Materie und Energie im Universum ausmacht - interagiert nicht mit gewöhnlicher Materie. Ströme dunkler Materie würden also direkt durch die Planeten in unserem Sonnensystem strömen und auf der anderen Seite austreten. Aber hier ist was neu ist. Nach Prézeaus Simulationen würde die Schwerkraft der Erde einen Strom dunkler Materieteilchen fokussieren und in ein enges, dichtes Filament biegen, das er a nennt Haar.
Er sagte, dass es viele solcher Haare geben sollte, die von der Erde sprießen, und dass der Jupiter - der größte Planet in unserem Sonnensystem - mehr Haare und dichtere Haare haben würde Wurzeln aufgrund seiner größeren Masse.
Prézeau benutzt das Wort Wurzel den dichtesten Teil der dunklen Materie Haare zu beschreiben. Seine Simulationen zeigen, dass Partikel einer dunklen Materie, die durch den Kern von Jupiter strömen, ein Haar bilden, dessen Wurzel eine Partikeldichte aufweist, die etwa eine Billion Mal höher ist als der Durchschnitt. Dies steht im Gegensatz zu der Wurzel eines Haars aus dunkler Materie von der Erde, dessen Dichte nur etwa eine Milliarde Mal höher wäre als der Durchschnitt. Prézeau sagte:
Wenn wir die Position der Wurzel dieser Haare genau bestimmen könnten, könnten wir möglicherweise eine Sonde dort einsetzen und eine Fülle von Daten über dunkle Materie erhalten.
Wenn Partikel einer dunklen Materie durch den Kern von Jupiter strömen, bilden sie ein Haar, dessen Wurzel eine Partikeldichte hat, die etwa eine Billion Mal höher ist als der Durchschnitt. Lesen Sie mehr über dieses Bild. Bild über JPL.
Die regelmäßige Materie, die wir auf der Erde um uns herum sehen können, macht laut moderner Wissenschaft nur 4-5% des Universums aus. Ungefähr 24-25% sind dunkle Materie und der Rest ist dunkle Energie (eine seltsame „Druckkraft“, die mit den Beobachtungen in Verbindung gebracht wird, dass sich unser Universum jetzt schneller ausdehnt als in der Vergangenheit).
Weder dunkle Materie noch dunkle Energie wurden jemals direkt nachgewiesen. Bisher haben wir nur merkwürdige Gravitationseffekte im Weltraum gesehen, die moderne Wissenschaftler der Dunklen Materie und der Dunklen Energie zuschreiben. Sie haben jetzt ihre Ideen über dunkle Materie und dunkle Energie in Theorien über die Funktionsweise und Entstehung des Universums übernommen. Das ist notwendig, weil angenommen wird, dass dunkle Materie und dunkle Energie einen so großen Prozentsatz des Universums ausmachen, einen weitaus größeren Prozentsatz als die gewöhnliche Materie, die wir sehen. So legen beispielsweise moderne Theorien über die sterngefüllten Galaxien, die wir im Weltraum um uns herum sehen, nahe, dass sie sich aufgrund von Schwankungen in der Dichte der dunklen Materie gebildet haben. Die JPL-Anweisung erklärte:
Die Schwerkraft fungiert als Klebstoff, der sowohl die normale als auch die dunkle Materie in Galaxien zusammenhält.
Vielleicht sehen Sie, dass dunkle Materie und dunkle Energie für das Denken moderner Astronomen von entscheidender Bedeutung sind. Aus diesem Grund möchten viele Astronomen Experimente entwickeln und durchführen, um sie zu erkennen.
Dunkle Materie Haare um die Erde, Nahaufnahme. Die "Wurzeln" eines Haares aus dunkler Materie, das durch den Erdkern fließt, wären etwa doppelt so weit entfernt wie der Mond. Die Haarspitze würde etwa doppelt so weit von der Erde entfernt sein wie die Haarwurzel. Lesen Sie mehr über dieses Bild. Bild über JPL.
Prézeaus Forschungen legen nahe, dass die Wurzel eines Haares aus dunkler Materie, das durch den Erdkern fließt, ungefähr 1 Million Kilometer von der Oberfläche entfernt sein sollte oder doppelt so weit wie der Mond. Das ist uns im Weltraum relativ nahe, und es wäre möglich, eine Raumsonde zu entwerfen, um die Wurzeln dieser dunklen Materie zu suchen und zu erforschen ... wenn sie existiert. Charles Lawrence, Chefwissenschaftler der JPL-Direktion für Astronomie, Physik und Technologie, sagte in der JPL-Erklärung:
Die Dunkle Materie hat sich seit über 30 Jahren allen Versuchen zur direkten Detektion entzogen. Die Wurzeln von Haaren aus dunkler Materie wären ein attraktiver Ort, wenn man bedenkt, wie dicht sie sind.
Diese Wissenschaftler sagten, ein weiteres faszinierendes Ergebnis der Computersimulationen von Prézeau sei, dass sich die Veränderungen der Dichte in unserem Planeten - vom inneren Kern über den äußeren Kern, den Mantel bis zur Kruste - in den Haaren widerspiegeln würden. Die Haare hätten "Knicke", die den Übergängen zwischen den verschiedenen Erdschichten entsprechen. JPL sagte:
Theoretisch könnten Wissenschaftler, wenn es möglich wäre, diese Informationen zu erhalten, Haare aus kalter dunkler Materie verwenden, um die Schichten eines beliebigen Planetenkörpers abzubilden und sogar die Tiefen der Ozeane auf eisigen Monden abzuleiten.
Es erübrigt sich zu erwähnen, dass diese Ideen an der Grenze der Erforschung der Dunklen Materie liegen und noch viel mehr Forschung erforderlich ist.
Fazit: Die Idee feinkörniger Ströme dunkler Materie stammt aus theoretischen Berechnungen der 1990er Jahre. Jetzt hat ein JPL-Astronom, Gary Prézeau, die Idee weitergeführt und Computersimulationen durchgeführt, die zeigen, was passieren würde, wenn ein Strom dunkler Materie auf die Erde oder einen anderen Planeten trifft. Seine Arbeit deutet darauf hin, dass Ströme dunkler Materie - die durch die Erde fließen - als ultradichte Filamente oder „Haare“ auftauchen und dass es viele dunkle Materie-Haare geben sollte, die von der Erde und den anderen Planeten in unserem Sonnensystem sprießen.