Cum ar putea fi măsurată materia întunecată din Sistemul Solar

În fotografiile cu Calea Lactee pot fi văzute miliarde de stele, aranjate în formă de spirală, și gazul luminos dintre ele. Însă ochii noștri nu pot vedea materia întunecată din Sistemul Solar.

Aproximativ 95% din masa galaxiei noastre este invizibilă și nu interacționează cu lumina. Aceasta este alcătuită din așa-zisa materie întunecată, care nu fost măsurată niciodată în mod direct.

• Galileo Galilei, omul care a schimbat cursul istoriei. „Și totuși, se mișcă!”
• Sonda europeană Mars Express a observat „păianjeni” pe planeta Marte

Acum, un nou studiu calculează modul în care gravitația pe care o are materia întunecată din Sistemul Solar afectează obiectele din jur, inclusiv navele spațiale și cometele îndepărtate. De asemenea, propune o modalitate prin care influența materiei întunecate ar putea fi observată direct într-un experiment viitor.

Studiul este publicat în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

„Prezicem că dacă ieșim suficient de departe în Sistemul Solar, avem oportunitatea de a începe să măsurăm forța materiei întunecate”, a spus Jim Green, coautor al studiului și consilier al Office of the Chief Scientist al NASA.

Cercetătorii au calculat „forța galactică”

Pe Pământ, gravitația planetei ne împiedică să zburăm din scaune, iar gravitația Soarelui menține planeta noastră pe o orbită de 365 de zile.

Dar cu cât o navă spațială zboară mai departe de Soare, cu atât simte mai puțin gravitația Soarelui și cu atât simte mai mult o sursă diferită de gravitație: cea a materiei din restul galaxiei, care este în mare parte materia întunecată din Sistemul Solar.

Masa celor 100 de miliarde de stele ale galaxiei noastre este mică în comparație cu estimările conținutului de materie întunecată din Calea Lactee, scrie Phys.

Pentru a înțelege influența materiei întunecate în Sistemul Solar, autorul principal al studiului, Edward Belbruno, a calculat „forța galactică”, forța gravitațională totală a materiei normale combinată cu materia întunecată din întreaga galaxie.

El a descoperit că în Sistemul Solar, aproximativ 45% din această forță provine din materia întunecată și 55% din cea normală, numită „materie barionică”. Acest lucru sugerează o împărțire de aproximativ jumătate cu jumătate între masa materiei întunecate și materia normală din sistemul nostru solar.

Cea mai mare concentrație de materie întunecată a galaxiei Calea Lactee

„Am fost surprins de contribuția relativ mică a materiei întunecate la forța galactică resimțită în sistemul nostru solar, în comparație cu forța datorată materiei normale”, a spus Belbruno, matematician și astrofizician la Universitatea Princeton și la Universitatea Yeshiva.

„Acest lucru se explică prin faptul că cea mai mare parte a materiei întunecate se află în părțile exterioare ale galaxiei noastre, departe de sistemul nostru solar”, a completat Belbruno.

O regiune mare numită „aureola” de materie întunecată înconjoară Calea Lactee și reprezintă cea mai mare concentrație de materie întunecată a galaxiei. Există puțină sau deloc materie normală în aureolă.

Dacă Sistemul Solar ar fi situat la o distanță mai mare de centrul galaxiei, ar simți efectele unei proporții mai mari de materie întunecată în forța galactică, deoarece ar fi mai aproape de haloul materiei întunecate, au spus autorii.

Cum ar putea influența materia întunecată navele spațiale?

Green și Belbruno prezic că gravitația materiei întunecate interacționează foarte ușor cu toate navele spațiale pe care NASA le-a trimis pe traiectorii care duc în afara sistemului nostru solar.

„Dacă navele spațiale se deplasează prin materia întunecată suficient de mult, traiectoriile lor sunt modificate, iar acest lucru este important de luat în considerare pentru planificarea misiunilor viitoare”, a spus Belbruno.

Astfel de nave spațiale ar putea include sondele retrase Pioneer 10 și 11, care au fost lansate în 1972 și, respectiv, 1973; sondele Voyager 1 și 2 care explorează de mai bine de 40 de ani și au intrat în spațiul interstelar; și nava spațială New Horizons care a trecut de Pluto și Arrokoth în Centura Kuiper.

Dar este un efect minuscul. După miliarde de kilometri, traiectoria unei nave spațiale precum Pioneer 10 s-ar abate cu doar aproximativ 1,6 metri din cauza influenței materiei întunecate.

„Navele simt efectul materiei întunecate, dar este atât de mic, încât nu îl putem măsura”, a spus Green.

Unde intră în acțiune forța galactică?

La o anumită distanță de Soare, forța galactică devine mai puternică decât atracția stelei, care este formată din materie normală.

Belbruno și Green au calculat că această tranziție are loc la aproximativ 30.000 de unități astronomice (de 30.000 de ori distanța de la Pământ la Soare). Aceasta este cu mult dincolo de Pluto, dar încă în interiorul Norului Oort, un roi de milioane de comete care înconjoară Sistemul Solar și se extinde până la 100.000 de unități astronomice.

Asta înseamnă că gravitația materiei întunecate ar fi putut avea un efect asupra traiectoriei unor obiecte precum Oumuamua, cometa sau asteroidul în formă de trabuc care a venit dintr-un alt sistem stelar și a trecut prin sistemul solar interior în 2017.

Viteza sa neobișnuit de mare ar putea fi explicată de gravitația materiei întunecate care o împinge de milioane de ani, spun autorii.

Ar putea fi măsurată gravitația pe care o are materia întunecată din Sistemul Solar?

Dacă există o planetă uriașă la limitele exterioare ale sistemului nostru solar, un obiect ipotetic numit Planeta 9 sau Planeta X pe care oamenii de știință l-au căutat în ultimii ani, materia întunecată ar influența și orbita sa.

Dacă această planetă există, materia întunecată din Sistemul Solar ar putea chiar să o împingă departe de zona în care oamenii de știință o caută în prezent, scriu Green și Belbruno. Este posibil ca materia întunecată să fi făcut, de asemenea, ca unele dintre cometele Norului Oort să iasă complet de pe orbita Soarelui.

Pentru a măsura efectele pe care le are materia întunecată din Sistemul Solar, o navă spațială nu ar trebui să călătorească neapărat atât de departe. La o distanță de 100 de unități astronomice, o navă spațială cu experimentul potrivit ar putea ajuta astronomii să măsoare direct influența materiei întunecate, au spus Green și Belbruno.

Mai exact, o navă spațială echipată cu putere radioizotopică, o tehnologie care a permis Pioneer 10 și 11, misiunilor Voyager și lui New Horizon să zboare foarte departe de Soare, ar putea fi capabilă să facă această măsurătoare.

Interstellar Probe, un concept de misiune

O astfel de navă spațială ar putea transporta o minge reflectorizantă pe care să o elibereze la o distanță adecvată. Bila ar simți doar forța galactică, în timp ce nava spațială ar experimenta o forță termică de la elementul radioactiv în descompunere din sistemul său de propulsie, în plus față de forța galactică.

Reducând forța termică, cercetătorii ar putea apoi să analizeze modul în care forța galactică se raportează la abaterile din traiectoriile mingii și ale navei spațiale. Aceste abateri ar putea fi măsurate cu un laser pe măsură ce cele două obiecte zboară în paralel.

Un concept de misiune, numit Interstellar Probe, își propune să călătorească la aproximativ 500 de unități astronomice de la Soare pentru a explora acel mediu, arată o propunere de experiment.

Vă recomandăm să citiți și:

Cum ajung stelele gigante în locuri „imposibile”?

Sonda InSight trimisă de NASA pe Marte este „pe moarte” după cea mai recentă furtună de praf

Sistemul Solar are două planuri de aliniere în jurul Soarelui

Un studiu controversat susține că în centrul Pământului există o gaură neagră. Cum poate fi explicată descoperirea