Može li se tamna tvar naći na Zemlji ili u Sunčevom sustavu?

Nedavno, 2014. godine, astrofizičarka LisaRandall i Matthew Rees sa Sveučilišta Harvard sugeriraju da bi najveće gravitacijske poremećaje u Oortovom oblaku mogao uzrokovati nevidljivi tanki disk egzotične tamne tvari. Astronomi vjeruju da tamna tvar - tajanstveni oblik materije koji djeluje samo pomoću sile gravitacije - čini oko 85 posto sve tvari u svemiru. Iznenađujuće je da sve vidljive materije, odnosno planeti, zvijezde, maglice i galaksije, čine samo 15 posto ukupnog broja. Nemoguće je vidjeti tamnu materiju, ali ona savija prostor-vrijeme, poput obične materije, iako naravno nije. Štoviše, ne može se sastojati ni od istih čestica koje tvore sve što nam je poznato, inače bismo to mogli vidjeti. Istraživači primjećuju da na svaki kilogram obične tvari koja se sastoji od neutrona, protona i elektrona dolazi pet kilograma tamne tvari, što nije poznato što. Ali ako ova tajanstvena tvar postoji u cijelom svemiru, može li se naći ovdje na Zemlji?

Tamna tvar ne sudjeluje u elektromagnetskoj interakciji, što znači da nije podložna izravnom promatranju.

Gosti iz Oortova oblaka

1997. komet Hale-Bopp očarao je zemljane,prolazeći kroz Sunčev sustav. Ispostavilo se da je ovaj nebeski lutalica iz dalekog Oortovog oblaka - regije iz koje se pojavljuju sve komete i koja okružuje vanjski dio našeg Sunčevog sustava. Ovo ležište kometa dobilo je ime u čast Jana Oorta, neobičnog znanstvenika koji je 1932. objasnio apsurdnu neskladnost između vidljive materije naše Galaksije i brzine njezinih zvijezda.

Oort je izjavio da se Mliječni put puninepoznata vrsta materije, koja nikada prije nije pronađena u bilo kojem obliku, ni ovdje na Zemlji, ni bilo gdje drugdje, jer ne stupa u interakciju sa svjetlošću i nepristupačna je za izravno promatranje. Astronom je ovu misterioznu tvar nazvao tamna materija... Prema njegovom radu, vidljivi učinci mrakastvari se manifestiraju samo neizravno kroz gravitaciju koja savija prostor-vrijeme. Zanimljivo je da su svi brojni eksperimenti provedeni od 1930-ih došli do istog zaključka.

Kometa Hale-Bopp mogla se promatrati golim okom dugih 18 mjeseci. Smatra se najprometnijom kometom dvadesetog stoljeća, a možda i u čitavoj povijesti istraživanja svemira.

Tamna tvar postoji svugdje, oko galaksija, oko naše vlastite Mliječne staze i u cijelom svemiru.

Dakle, tamna materija u svemiru je pet putaviše nego inače. No, budući da se ne može izravno promatrati, možda ga vrijedi potražiti bez gledanja udaljenih galaksija, već upravo ovdje na Zemlji (ili barem unutar našeg Sunčevog sustava)?

Potraga za tamnom materijom

Prema teoretskom fizičaru Stephenu Adleru izInstitut za napredne studije na Princetonu, ako se čini da su mase Zemlje i Mjeseca kada se mjere zajedno veće od njihovih masa odvojeno, ta se razlika može objasniti tamna materija halo između njih.

Adler je do ovog zaključka došao djelomično nakon nakonistraživačka istraživanja u kojima je Mjesečeva masa izmjerena pomoću mjesečevih orbitera, a masa Zemlje pomoću geodetskih satelita LAGEOS koji su u orbiti dugi niz godina. Laseri ispaljeni na satelitima prikazuju orbitalni radijus svakog satelita i vrijeme potrebno svakom od njih da završi tu orbitu. Na temelju takvih mjerenja znanstvenici mogu izračunati gravitacijsku privlačnost satelita i, prema tome, količinu mase koju ta privlačnost vrši.

Ova ilustracija prikazuje Zemlju okruženu teoretskim nitima tamne materije zvane "dlake".

Pitat ćete se: Postoji li doista tamna materija?

Tada je Adler pogledao studije koje su mjerileudaljenost od Zemlje do Mjeseca pomoću lasera koji se odbijaju od mjesečevih zrcala postavljenih u misijama Apollo. Ako Zemlja neobično snažno povuče Mjesec koji je udaljen oko 384 000 kilometara od satelita LAGEOS, udaljenih oko 12 300 kilometara, dodatna privlačnost mogao bi biti halo tamne tvari između Mjeseca i umjetnih satelita.

“Na temelju dostupnih dokaza koji su izmeđuZemlja i Mjesec sadrže najviše 24 bilijuna tona tamne tvari. Takav halo tamne tvari mogao bi objasniti anomalije uočene u orbitama Pioneera, Galilea, Cassinija, Rosette i svemirskih letjelica kratkog dometa ”, napominje Adler.

Adler također sugerira tu tamnu materijumogao imati dramatičan utjecaj na četiri plinska diva u našem Sunčevom sustavu - Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. Ako ovi masivni svjetovi gravitacijski uhvate tamnu materiju, tada se čestice tamne materije mogu doslovno srušiti na njih - to su rijetki događaji, ali dovoljni da zagriju plinske divove i objasne zašto se unutrašnjost ovih planeta (pa čak i Zemlje) čini vrućom od poznatih mehanizama .

Tamna materija prisutna je u cijelom svemiru. Pa možda je i na Zemlji?

Moguće zagrijavanje planeta tamnom tvari je takođermogao biti trag nepoznatim svojstvima materije - na primjer, koliko često se sudara s običnom materijom ili se tamna materija okuplja oko zvijezda i planeta, umjesto da se ravnomjerno širi po galaksiji. Kako piše Scientific American, ako su čestice tamne tvari vlastite antičestice, kako neki istraživači sugeriraju, energija oslobođena tijekom njihovog uništenja zagrijat će planete mnogo više nego samo sudari s atomima. Takav bi scenarij implicirao da se tamna tvar ne može puno zgusnuti u našem Sunčevom sustavu, inače bi Sunčev sustav bio mnogo topliji.

Vidi također: Može li tamna tvar biti starija od Velikog praska?

Međutim, astrofizičarka Annika Peter iz KalifornijeTehnološki institut skeptičan je da tamna tvar mijenja toplinu planeta, rekavši da bi za to bile potrebne "nerealne količine tamne tvari". Astronom sa Sveučilišta Ohio State Andrew Gould sumnja da se u Sunčevom sustavu nakuplja mnogo tamne tvari - tvrdi da bi ga gravitacijske interakcije s planetima u osnovi trebale izbaciti, baš kao što su očistile većinu izvorne normalne tvari Sunčevog sustava. Međutim, dok Sunčev sustav hoda galaktikom, može akumulirati dodatnu tamnu tvar.

Na ovaj ili onaj način za trenutno postojanjesvaka tamna tvar u Sunčevom sustavu ostaje tajanstvena kao i njezina prisutnost posvuda. Mislite li da će znanstvenici u bliskoj budućnosti uspjeti pronaći tamnu materiju i što će ovo otkriće donijeti čovječanstvu? Odgovor ćemo pričekati ovdje, kao i u komentarima na ovaj članak.