В своей работе учёные Лаборатории реактивного движения НАСА предполагают наличие у тёмной материи нитеобразных образований, или, как их назвали авторы работы – «волос». Эти волосы формируются из-за взаимодействия тёмной материи с гравитацией планеты, и могут раскрыть секреты как этой загадочной материи, так и самой планеты, вокруг которой они сформировались.
Считается, что общая масса-энергия наблюдаемой Вселенной состоит на 4,9 % из обычной (барионной) материи, на 26,8 % из тёмной материи и на 68,3 % из тёмной энергии. Тёмная материя не взаимодействует со светом и обычным веществом кроме как через силу гравитации. Её наличие подтверждается только косвенными наблюдениями – например, чтобы известные галактики и скопления были устойчивыми, необходимо, чтобы их реальная масса была в десятки раз больше, чем суммарная масса входящих в них звёзд.
По мнению учёных, галактики, состоящие из обычной материи, формируются, подчиняясь флуктуациям плотности тёмной материи. Согласно вычислениям и компьютерным симуляциям, проводившимся за последние 20 лет, тёмная материя должна скапливаться в достаточно узкие потоки, или пучки частиц, двигающиеся с одинаковой скоростью. При этом звёздные системы могут пересекать эти пучки.
«Поток может превосходить по размерам всю Солнечную систему, и в нашем районе галактики существует множество потоков, пересекающих его»,- утверждает Гари Презо [Gary Prezeau], один из авторов работы. Презо сравнивает распределение этих потоков с картинкой, получающейся при смешивании мороженого с жидким шоколадом – хотя две субстанции перемешиваются, следы шоколада остаются различимыми.
В результате компьютерных симуляций учёные выяснили, что при прохождении планеты через поток тёмной материи, тот вытягивается в относительно тонкую нить, или «волос». Следовательно, высока вероятность того, что за Землёй тянется множество таких волос из тёмной материи.
Согласно подсчётам, прохождение тёмной материи через центр планеты формирует толстую часть волоса, или «корень», которая в результате волочётся за планетой на расстоянии примерно в миллионе километров от её поверхности. А частицы, прошедшие недалеко от поверхности планеты, оказываются на кончиках волос, находящихся примерно в два раза дальше от нас.
По расчётам астрофизиков, плотность тёмной материи в «корне волоса» должна в миллиард раз превышать среднюю. Логично предположить, что космический аппарат, направленный в одно из предполагаемых мест нахождения «корня волоса», сможет собрать уникальные данные, которые можно будет использовать для дальнейшего изучения загадочной тёмной материи. У крупных планет вроде Юпитера и волосы должны быть потолще – там плотность материи в корне волоса должна быть уже в триллион раз больше средней.
Ещё один интересный вывод из симуляций – изменения в плотности волоса по его длине должны соответствовать внутреннему строению планеты. Изучив строение планетарных волос, можно будет делать выводы о её внутреннем устройстве.
Комментарии (13)
xfather
26.11.2015 10:04+2Черт, спросонья прочитал планшеты, долго не мог понять, почему именно они :)…
a_batyr
26.11.2015 16:58Эти волосы формируются из-за взаимодействия тёмной материи с гравитацией планеты
Как это детектируют?
космический аппарат, направленный в одно из предполагаемых мест нахождения «корня волоса», сможет собрать уникальные данные
Через какие взаимодействия? Какие аномалии или отклонения предполагается обнаружить?
VDG
27.11.2015 02:45Гравитационные, конечно, аномалии/отклонения. Землю так давно уже картографировали. Вопрос только — достаточно ли существующей чувствительности для этого эксперимента.
Mad__Max
27.11.2015 19:50Никак, это результаты компьютерного моделирования исходя из гипотезы что ТМ это просто необычный (не взаимодейсвующий) вид вещества + обычная давно проверенная физика (ОТО).
А вот как проверить экспериментально выводы этой теории — можно просто через гравитацию обнаружить при достаточной точности измерений, аппарат направленный к предполагаемому месту расположения подобной «луковицы волоса» будет сначала испытывать аномальное ускорение в эту сторону по мере приближения (немного превышающее расчетное исходя из уравнений ОТО с учетом влияния всех известных объектов солнечной системы), а потом замедление (по мере удаления после пролета через него).
Так же на аппарате можно расположить детектор — по части гипотез, частицы ТМ все-таки могут взаимодействовать с обычным веществом помимо гравитации, только с очень малым сечением взаимодействия (как у нейтрино или еще меньше). И сейчас идет несколько экспериментов по прямому поиску/детектированию частиц ТМ на наземных детекторах.
Если в таких сгущениях ТМ плотность на самом деле в миллиарды раз выше средней, то даже относительно небольшой детектор при нахождении внутри сгустка имеет более высокие шансы зафиксировать эти взаимодействия, чем гигантские детекторы на Земле зарываемые на километры под землю и собирающие статистику годами.
VGTGroup
Претензия не к автору статьи, а к первоисточнику. Поразительно часто встречается слово симуляция.
Если быть точнее ключевое слово всей статьи в заголовке — «могут\Might ». Уж слишком все приближенно, без конкретики.
Это конечно похвально, что ученые пытаются построить модели распределения темной материи. Но такие статьи не вызывают доверия и требуют глубокого обсуждения.
Другой вопрос, зачем отправлять зонд, если ни косвенный, ни прямой метод обнаружения не дали гарантированных результатов. Я могу ошибаться, но я еще не видел статей подтверждающих обнаружение частиц темной материи.
SpaceEngineer
А их, как и тёмную энергию, вероятно, невозможно обнаружить. Просто потому, что эти частицы существуют в других измерениях (оба конца струны закреплены где-то в высших измерениях). Только гравитация является универсальным взаимодействием, работающим во всех наших 12/15/20 (или сколько там их уже предложили) измерениях.
anderston
Уточните, пожалуйста, о какой размерности идет речь? Я правильно понимаю, что имеется в виду размерность (число независимых переменных) дифференциальных уравнений в теории струн или что-то более геометрическое?
SpaceEngineer
В теории струн и её производных вводятся дополнительные к нашим четырём пространству-времени измерения — пятое, шестое и т.д. Некие частицы могут существовать целиком в этих измерениях, проявляя себя в нашем только гравитацией. Это можно представить себе, отбросив одно измерение. Тогда наша Вселенная — плоскость, в которой существуют двумерные частицы, а частицы тёмной материи — трёхмерные шарики. Электромагнитное, сильное и слабое поля, могут распространяться только в нашей плоскости, но гравитация — универсальное взаимодействие, она распространяется и в третье измерение. Верно и обратное: если частица тёмной материи пролетает рядом с нашей плоскостью, он своей гравитацией действует и на частицы в плоскости.
В теории эти дополнительные измерения обычно приходится хитро искривлять, чтобы не нарушить закон обратных квадратов для гравитации (в евклидовом 4D-пространстве был бы уже закон обратных кубов). Обычно их замыкают на самих себя на очень малых масштабах, порядка планковских, но возможны и другие способы искривления.
С темной материей вообще странная ситуация. С одной стороны ее в 5 раз больше, чем обычной, а с другой — а где она? Проявления видны лишь на больших масштабах ввиде эффектов кинематики вращающихся галактик и гравитационного линзирования. А вот на локальных масштабах она себя никак не проявляет. Хотя чисто умозрительно в той же солнечной системе темной материи должно быть не на каких-то там несколько мифических волос, а как минимум еще на несколько солнц.
SpaceEngineer
В масштабе СС тёмная материя размазана по пространству очень равномерно. Поэтому гравитацию не создаёт (в том смысле, что отсутствует градиент плотности).
Mad__Max
Не должно быть (если только ТМ не имеет склонности образовывать плотные сгущения типа описанных в статье «волос»).
Если взять среднюю плотность ТМ в галактике и умножить ее на объем солнечной системы — не то что на несколько дополнительных звезд не наберется, даже на одну небольшую планету массы не хватит. Это в целом во всем объеме галактике(+гало) ее в разы больше чем обычной материи, но сами звездные системы занимают только мизерный объем от общего объема галактике — 99.(9)% объема это межзвездное пространство.
Не говоря о том, что та часть ТМ что находится внутри солнечной системы будет относительно равномерно «размазана» по этому объему, а не сконцентрирована как планеты/кометы/астероиды и обнаружить ее влияние через гравитацию на движение объектов почти невозможно.
А вот если подобные «сгустки» могут образоваться — это все-таки будет возможно.
Сорри за задержку. И все-таки настораживает сильная равномерность распределения. Почему обычная материя склонна образовывать плотные сгустки: облака, звезды, планеты, а ТМ, которая вроде бы также подвержена гравитации, нет? Хоть механизм и одинаковый, но в первом случае гравитация «стягивает» материю, а во втором лишь перемешивает общий бульон и создает небольшие возмущения типа волос.
Кстати, по поводу «волос»: определенный эффект анизотропии вроде бы был обнаружен Шнолем. Вот передача Гордона на этот счет: www.youtube.com/watch?v=ZqROlQkt6GI&list=PLF99B05F40D904963&index=113
Шноль ставит гипотезу, что само пространство анизотропно. Но возможно это влияние флуктуаций темной материи в окресностях Земли.
SpaceEngineer
Потому что частицы тёмной материи не соединяются друг с другом, как атомы, а продолжают свободно летать. Поэтому твёрдое/газообразное тело типа планеты или звезды не образуется. Они так и остаются в виде облака. Причём скорости частиц таковы, что это облако оказывается более размазанным в пространстве, чем обычная материя. Тёмные гало галактик в 10-100 раз больше самих галактик.