Zasugerowano, że ciemnej materii należy szukać ostrymi „szarpnięciami” w ruchu Ziemi

Spisu treści:

Zasugerowano, że ciemnej materii należy szukać ostrymi „szarpnięciami” w ruchu Ziemi
Zasugerowano, że ciemnej materii należy szukać ostrymi „szarpnięciami” w ruchu Ziemi
Anonim

Amerykańscy fizycy teoretyczni odkryli, że oddziaływanie Ziemi z „bryłami” ciemnej materii powinno prowadzić do drastycznych zmian wartości niektórych stałych podstawowych, a także powodować swego rodzaju „szarpnięcia” w jej ruchu orbitalnym. Artykuł z ich odkryciami został opublikowany przez European Physical Journal D.

Te obliczenia były inspirowane dwiema rzeczami - możliwością wykorzystania istniejących instalacji, takich jak LIGO do prowadzenia takich obserwacji, a także science fiction. Lubię czytać powieści, które opisują, jak zmieni się świat, jeśli fundamentalne stałe zmienią się dramatycznie. To było dla nas bardzo interesujące obliczyć, jak takie zmiany przejawiłyby się w rzeczywistości” – powiedział jeden z autorów badania, fizyk z Columbia University (USA) Rhys McNally.

Około pół wieku temu astronomowie wierzyli, że wszechświat składa się głównie z materii, którą widzimy i „dotykamy”. Pierwsze obserwacje szybkości poruszania się gwiazd na obrzeżach pobliskich galaktyk pokazały, że tak nie jest. Okazało się, że luminarze poruszały się około dziesięciokrotnie wyżej niż przewidywała teoria, która opierała się na masie wszystkich gwiazd, gromad gazowych, czarnych dziur i innych obiektów w galaktykach.

Tę rozbieżność, jak obecnie uważają astrofizycy, można wytłumaczyć istnieniem tzw. ciemnej materii – specjalnej niewidzialnej i prawie nieuchwytnej substancji, która stanowi 75% całej masy Wszechświata. Według obecnych poglądów naukowców każda galaktyka we wszechświecie zawiera 8-10 razy więcej ciemnej materii niż materii widzialnej. Nie tylko nadaje galaktykom ich ogromną masę, ale także utrzymuje w nich gwiazdy i zapobiega ich „rozproszeniu”.

Jak zauważa McNally, wiele teorii opisujących właściwości tej tajemniczej substancji sugeruje, że może ona tworzyć zarówno bardzo duże gromady, porównywalne masą i rozmiarami do galaktyk, jak i stosunkowo małe „kępy” wielkości planet lub nawet mniejszych obiektów. Astronomowie nie mogą jeszcze powiedzieć, jakie mają właściwości i jak wyglądają, ponieważ nikt jeszcze nie był w stanie wykryć cząstek ciemnej materii.

„Ziemskie” ślady ciemnej materii

McNally i jego koleżanka z uniwersytetu Tanya Żelewiński zastanawiali się nad konsekwencjami, jeśli takie nagromadzenie ciemnej materii przelatuje przez Ziemię. Ich obliczenia wykazały, że w niektórych przypadkach interakcje między nimi a materią planety powinny prowadzić do pojawienia się swoistych „szarpnięć” w jej ruchu orbitalnym.

Te szarpnięcia, gwałtowne przyspieszenia i spowolnienia prędkości ruchu Ziemi są związane z faktem, że przejście ciemnej materii zmienia masę spoczynkową i wiele innych podstawowych właściwości protonów, neutronów i innych cząstek. Te tymczasowe zmiany z kolei wpłyną na masę całej planety jako całości oraz charakter jej interakcji ze Słońcem i innymi ciałami Układu Słonecznego.

W szczególności obliczenia naukowców pokazują, że przejście Ziemi przez płaski „arkusz” ciemnej materii o długości i szerokości 10 tys. km doprowadzi do tego, że w następnej minucie planeta otrzyma dodatkowe przyspieszenie 0,01 m/s2, a przed tym przejściem jego prędkość spadnie w podobnym tempie.

Takie „szarpnięcia”, jak pokazują obliczenia Żelewiński i McNally, można śledzić za pomocą istniejących instrumentów, takich jak amerykańskie obserwatorium grawitacyjne LIGO, międzynarodowa sieć grawitacyjna IGETS oraz satelity geolokalizacyjne.

W najbliższym czasie fizycy planują przeanalizować zebrane już dane w nadziei na odkrycie takich „szarpnięć”, a także innych konsekwencji przejścia ciemnej materii przez Ziemię. Nawet jeśli te poszukiwania nie doprowadzą do sukcesu, to znacznie zawężą zakres możliwych właściwości i form ciemnej materii – podsumowują autorzy artykułu.

Zalecana: