Считается, что тёмная материя в прямом смысле повсюду, но мы не можем её видеть. Мы можем только определять ее гравитационное присутствие на больших космических масштабах. Исследователи теоретической физики теоретизируют о том, как может выглядеть темная материя вокруг Земли. И их предположения становятся немного «волосатыми».
Если верить результатам последней компьютерной симуляции, то начинает казаться, что планеты нашей Солнечной системы отращивают довольно модные «бороды» из темной материи. Эта идея не только знакомит нас с неизвестным ранее межпланетным модным трендом, но и даёт нам подсказки, где искать прямые свидетельства невидимой материи, которая предположительно составляет 85% массы всей Вселенной.
На данный момент найти прямые доказательства существования темной материи невообразимо тяжело. Но косвенными доказательствами её существования космос буквально полон. Галактические кластеры, например, содержат в себе большие запасы материи, которую мы не можем видеть, но присутствие которой становится очевидным, при прохождении через неё света. Несмотря на то, что тёмная материя, которая так же известна как не барионная материя, не может взаимодействовать с электромагнитным импульсом (иными словами не может рассеивать, отражать, испускать или преломлять свет, когда свето-нормальная, или же барионная материя, может), она, как было предсказано Эйнштейновской теорией относительности, способна искажать пространственно-временной континуум.
Такие изгибы пространственно-временного континуума можно определить при помощи телескопов. Измерив искажения и подсчитав, сколько в них вложено видимой материи, мы увидим, что большая часть силы тяжести производится не материей, которую мы можем видеть (звёзды и галактики), а тем, что мы не можем видеть (тёмная материя).
На протяжении многих лет, астрофизики выдвигали разные идеи того, как тёмная материя взаимодействует через гравитацию с нормальной материей и как эти два типа материи взаимосвязаны. Наблюдения за движением звёзд и галактик показывают, что для того, чтобы объяснить движение звёзд, необходимо, чтобы в галактиках присутствовало гораздо больше материи, чем мы привыкли считать. Это наблюдение привело к гипотезе, что все галактики обрамлены ореолом чёрной материи. В больших масштабах, тёмная материя должна формировать протяжённые нити, вдоль которых выстраивается нормальная материя, то есть галактики. В меньших масштабах, считается, что «мелкозернистые потоки» тёмной материи плывут в межзвёздном пространстве галактик, развиваясь вместе с ними.
Как тёмная материя взаимодействует с отдельными планетами?
В новом исследовании, опубликованном Журналом Астрофизики (Astrophysical Journal), Гари Прежо, учёный из лаборатории реактивных двигателей НАСА в Пасадене, Калифорния, описывает результаты своего исследования. Его теоретическая модель немного объясняет, как потоки частиц тёмной материи могут взаимодействовать с гравитационным полем нашей планеты.
«Поток (тёмной материи) может быть намного больше, чем вся наша Солнечная система. Помимо этого, существует много разных потоков, пересекающих и пересекающихся в окрестностях нашей планеты», - сказал Прежо во время пресс-релиза. «Частицы потока не снижают скорость своего движения даже во время взаимодействия тёмной газообразной материи с гравитацией во время формирования галактики».
По результатам его компьютерной симуляции этого процесса, когда потоки вступают во взаимодействие с планетой, потоки проходят напрямую сквозь неё, словно «ультра плотная нить», формируя множество «волосков», простирающихся над поверхностью Земли. Этот поток, направляемый гравитационным полем Земли, не взаимодействует с нормальной материей планеты, он проходит сквозь неё, будто её не существует.
Однако речь идёт не только о Земле; все гравитационные поля, а стало быть, все планеты нашей Солнечной системы должны испытывать на себе интенсивную концентрацию тёмной материи, выделяющую пряди тёмной материи в межпланетное пространство. Что касается Земли, потоки тёмной материи выходят за её пределы, собираясь в «корни» так называемых «волосков» на высоте 965606 км над поверхностью планеты, что приблизительно равно двойной дистанции от Земли до Луны. Эти «корни» - концентрированные массивы тёмной материи. «Кончики» волосков тянутся в Космос на расстояние, вдвое превышающее то, на котором от Земли находятся «корни».
Несмотря на то, что эта гипотеза основана только на воспроизведении теоретических уравнений, то есть отражает наши представления о том, как должна вести себя тёмная материя, она может стать основой для дальнейшего изучения тёмной материи.
«Если бы мы могли определить расположение корней этих волосков, мы могли бы в будущем отправить туда зонд и получить массу информации о тёмной материи», - говорит Прежо.
«Тёмная материя увернулась от всех попыток её прямого определения, которые мы проводили последние 30 лет. Корни волосков тёмной материи – очень привлекательный объект для поиска, учитывая то, какими плотными они должны быть по нашему мнению», - заявил Чарльз Лоуренс, физик и главный исследователь-астроном лаборатории реактивных двигателей НАСА.
Что интересно, модель Прежо показала, что «волоски» должны содержать информацию о том, что находится внутри Земли, поскольку потоки чёрной материи проходят её насквозь, получая «отпечаток пальца» планеты, который может быть использован, чтобы удалённо изучать внутренний состав планеты.
Очевидно, это исследование имеет некоторые серьёзные противоречия. Самым важным из них можно назвать тот факт, что, несмотря на то, что мы ещё не можем измерить частицы тёмной материю напрямую, они взаимодействуют с гравитационным полем планеты так, как предполагается нынешней теоретической моделью. Помимо этого, чтобы проверить эту теорию о волосках тёмной материи, нам необходимо разработать способ нахождения мест концентрации тёмной материи в окрестностях Земли.
Обнаружены ли корни волосков тёмной материи? Может ли их существование объяснить нераскрытые ещё тайны Вселенной? Кто знает, но хотелось бы думать, что то, что мы видим в нашей Солнечной системе – это только кусочек истории; а «бороды» из тёмной материи вполне могут быть просто последним писком космической моды.