Teoretiske beregninger fra en JPL-astronom antyder, at strømme af mørkt stof - der passerer gennem Jorden - ville dukke op som ultratætte filamenter eller "hår."
Kunstnerens jordbegreb omgivet af filamenter af mørkt stof 'hår', foreslået i ny forskning fra Gary Prézeau fra NASAs Jet Propulsion Laboratory. Læs mere om dette billede. Billede via JPL.
Mange ultratætte filamenter eller "hår" af mørkt stof kan spire fra Jorden og de andre planeter i vores solsystem. Det er i henhold til ny teoretisk forskning fra Gary Prézeau fra NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Californien. Han brugte computersimuleringer for at finde ud af, hvad der sker, når en strøm af mørk stof går gennem en planet. Det Astrofysisk tidsskrift offentliggjorde sin forskning i denne uge, og JPL offentliggjorde en erklæring om den den 23. november 2015.
Ideen om finkornede strømme af partikler af mørkt stof - alle bevæger sig med samme hastighed og kredser over galakser som vores - stammer fra teoretiske beregninger foretaget i 1990'erne og simuleringer udført i det sidste årti.
Prézeau gennemførte forskningen et skridt videre ved at simulere, hvad der sker med mørke stofstrømme, der passerer gennem vores solsystem. Han sagde:
En strøm kan være meget større end selve solsystemet, og der er mange forskellige vandløb på tværs af vores galaktiske kvarter.
Mørk stof - det usynlige, mystiske stof, der udgør cirka en fjerdedel af al materien og energien i universet - interagerer ikke med almindelig stof. Så strømme af mørkt stof ville passere lige gennem planeterne i vores solsystem og komme ud på den anden side. Men her er hvad der er nyt. I henhold til Prézeaus simuleringer ville Jordens tyngdekraft fokusere og bøje en strøm af mørke stofpartikler til et smalt, tæt filament, som han kalder en hår.
Han sagde, at der skulle være mange sådanne hår, der spirer fra Jorden, og at Jupiter - største planet i vores solsystem - ville have flere hår og tættere hår rødder på grund af dens større masse.
Prézeau bruger ordet rod for at beskrive den tætteste del af håret med mørkt stof. Hans simuleringer viser, at når partikler af en mørk stofstrøm passerer gennem Jupiters kerne, danner de et hår, hvis rod har en partikeltæthed omkring en billion gange større end gennemsnittet. Det er i modsætning til roden af et mørkt stofhår fra Jorden, hvis tæthed kun ville være omkring en milliard gange større end gennemsnittet. Prézeau sagde:
Hvis vi kunne identificere placeringen af roden til disse hår, kunne vi potentielt undersøge der og få en bonanza med data om mørkt stof.
Når partikler af en mørk stofstrøm passerer gennem Jupiters kerne, ville de danne et hår, hvis rod har en partikeltæthed omkring en billion gange større end gennemsnittet. Læs mere om dette billede. Billede via JPL.
Den regelmæssige sag, vi kan se omkring os på Jorden, udgør kun 4-5% af universet ifølge moderne videnskab. Cirka 24-25% er mørk stof, og resten er mørk energi (en mærkelig ”skubbende” kraft, der er forbundet med observationer af, at vores univers ekspanderer hurtigere nu end tidligere).
Hverken mørk stof eller mørk energi er nogensinde blevet direkte påvist. Indtil videre har vi kun set mærkelige gravitationseffekter i rummet, som moderne forskere tilskriver mørkt stof og mørk energi. De har nu ført deres ideer om mørk materie og mørk energi ind i teorier, der beskriver, hvordan universet selv fungerer og blev. Det er nødvendigt, fordi mørkt stof og mørk energi menes at udgøre en så enorm procentdel af universet, en meget større procentdel end den almindelige stof, vi ser. Så for eksempel antyder moderne teorier om de stjernefyldte galakser, vi ser omkring os i rummet, at de dannede sig på grund af udsving i densiteten af mørkt stof. JPL-erklæringen forklarede:
Tyngdekraft fungerer som limet, der holder både det almindelige og mørke stof sammen i galakser.
Så du kan se, at mørkt stof og mørk energi er kritisk for tankerne hos moderne astronomer. Derfor ønsker mange astronomer at udtænke og gennemføre eksperimenter for at opdage dem.
Mørke stofhår rundt om Jorden, tæt på. "Rødderne" af et hår af mørkt stof, der passerer gennem Jordens kerne, ville være omtrent dobbelt så langt væk som månen. Spidsen af håret ville være omtrent dobbelt så langt fra Jorden som hårets rod. Læs mere om dette billede. Billede via JPL.
Prézeaus forskning antyder, at roden til et mørkt stofhår, der passerer gennem Jordens kerne, skal være ca. 1 mio. Kilometer væk fra overfladen eller dobbelt så langt som månen. Det er relativt tæt på os i rummet, og det ville være muligt at designe og en rumsonde til at søge og udforske rødderne af dette mørke stofhår ... hvis det findes. Charles Lawrence, chefforsker for JPLs direktorat for astronomi, fysik og teknologi, sagde i JPL-erklæringen:
Mørk stof har undgået alle forsøg på direkte påvisning i over 30 år. Rødderne af hår af mørke stoffer ville være et attraktivt sted at se ud i betragtning af hvor tæt de menes at være.
Disse forskere sagde, at en anden fascinerende konstatering fra Prézeaus computersimuleringer er, at ændringerne i densitet, der findes inden i vores planet - fra den indre kerne, til den ydre kerne, til kappen til skorpen - ville afspejles i hårene. Hårene ville have "knækk" i dem, der svarer til overgange mellem de forskellige jordlag. JPL sagde:
Teoretisk set, hvis det var muligt at få disse oplysninger, kunne forskere bruge hår af kold mørk stof til at kortlægge lagene i ethvert planetlegeme og endda udlede dybderne i havene på iskolde måner.
Det er overflødigt at sige, at disse ideer er på grænsen til forskning i mørke stoffer, og der er behov for meget mere forskning.
Nederste linje: Ideen om finkornede strømme af mørkt stof stammer fra teoretiske beregninger foretaget i 1990'erne. Nu har en JPL-astronom, Gary Prézeau, ført ideen et skridt videre ved at køre computersimuleringer af, hvad der ville ske, hvis en mørk materie strøm stødte på Jorden eller en anden planet. Hans arbejde antyder, at strømme af mørkt stof - der passerer gennem Jorden - ville dukke op som ultratætte filamenter eller "hår", og at der skulle være mange mørke stofhår, der spirer fra Jorden og de andre planeter i vores solsystem.