Er wordt aangenomen dat donkere materie letterlijk overal is, maar we kunnen het niet zien. We kunnen de zwaartekrachtaanwezigheid alleen op grote kosmische schaal bepalen. Onderzoekers van de theoretische natuurkunde theoretiseren hoe donkere materie rond de aarde kan kijken. En hun veronderstellingen worden een beetje "harig".
Als je de resultaten van de nieuwste computersimulatie gelooft, begint het erop te lijken dat de planeten van ons zonnestelsel behoorlijk modieuze "baarden" van donkere materie laten groeien. Dit idee introduceert ons niet alleen voor de tot nu toe onbekende interplanetaire modetrend, maar geeft ons ook aanwijzingen over waar we moeten zoeken naar direct bewijs van onzichtbare materie, die vermoedelijk 85% van de massa van het hele universum uitmaakt.
Op dit moment is het ongelooflijk moeilijk om direct bewijs te vinden van het bestaan van donkere materie. Maar indirect bewijs van het bestaan ervan, de kosmos is letterlijk vol. Galactische clusters bevatten bijvoorbeeld grote hoeveelheden materie, die we niet kunnen zien, maar waarvan de aanwezigheid duidelijk wordt wanneer er licht doorheen gaat. Hoewel donkere materie, ook bekend als niet-baryonische materie, geen interactie kan hebben met een elektromagnetische puls (met andere woorden, het kan geen licht verspreiden, reflecteren, uitstoten of breken wanneer licht-normale of baryonische materie kan) zoals voorspeld door Einstein's relativiteitstheorie, is het in staat om het ruimte-tijd-continuüm te vervormen.
Zulke bochten van het ruimte-tijd continuüm kunnen met telescopen worden bepaald. Door de vervormingen te meten en te berekenen hoeveel zichtbare materie erin is ingebed, zullen we zien dat de meeste zwaartekracht niet wordt geproduceerd door de materie die we kunnen zien (sterren en melkwegstelsels), maar door wat we niet kunnen zien (donkere materie). In de loop der jaren hebben astrofysici verschillende ideeën geopperd over hoe donkere materie samenwerkt door zwaartekracht met normale materie en hoe deze twee soorten materie met elkaar verbonden zijn. Waarnemingen van de beweging van sterren en melkwegstelsels tonen aan dat om de beweging van sterren te verklaren, het noodzakelijk is dat er veel meer materie in sterrenstelsels is dan we vroeger dachten. Deze observatie leidde tot de hypothese dat alle sterrenstelsels zijn ingelijst met een halo van zwarte materie. Op grote schaal zouden donkere materie verlengde filamenten moeten vormen waarlangs normale materie, dat wil zeggen sterrenstelsels, wordt gebouwd. Op kleinere schaal wordt aangenomen dat de "fijnkorrelige stromen" van donkere materie drijven in de interstellaire ruimte van sterrenstelsels, en ermee evolueren.
Hoe reageert donkere materie op individuele planeten?
In een nieuwe studie gepubliceerd door het Astrophysical Journal of Astrophysics beschrijft Gary Prezho, een wetenschapper in het NASA-laboratorium voor straalmotoren in Pasadena, Californië, de resultaten van zijn onderzoek. Zijn theoretische model legt een beetje uit hoe stromen van donkere materiedeeltjes kunnen interageren met het zwaartekrachtsveld van onze planeet.
"De stroom (van donkere materie) kan veel meer zijn dan ons hele zonnestelsel. Bovendien zijn er veel verschillende stromen die elkaar kruisen en elkaar kruisen in de buurt van onze planeet ", zei Prezho tijdens een persbericht. "De deeltjes van de stroom verminderen hun bewegingssnelheid niet, zelfs niet tijdens de interactie van donkere gasvormige materie met de zwaartekracht tijdens de vorming van de melkweg."
Volgens de resultaten van zijn computersimulatie van dit proces, wanneer de stromen een interactie aangaan met de planeet, stromen de stromen er direct doorheen, als een "ultra dichte draad", die vele "haren" vormen die zich uitstrekken over het aardoppervlak. Deze stroom, geleid door het zwaartekrachtveld van de aarde, heeft geen interactie met de normale materie van de planeet, deze passeert het alsof het niet bestaat. Het gaat echter niet alleen over de aarde; alle zwaartekrachtvelden, en daarom moeten alle planeten van ons zonnestelsel een intense concentratie van donkere materie ervaren en strengen van donkere materie in de interplanetaire ruimte uitstoten. Wat de aarde betreft, de donkere materie stroomt over haar grenzen heen en verzamelt zich in de "wortels" van zogenaamde "haren" op een hoogte van 965606 km boven het oppervlak van de planeet, die ongeveer gelijk is aan de dubbele afstand van de aarde tot de maan. Deze "wortels" zijn geconcentreerde arrays van donkere materie. De "uiteinden" van haren strekken zich uit naar Cosmos voor een afstand die twee keer zo groot is als waarop de "wortels" van de aarde zijn.
Ondanks het feit dat deze hypothese alleen gebaseerd is op de reproductie van theoretische vergelijkingen, dat wil zeggen, het weerspiegelt ons begrip van hoe donkere materie zich zou moeten gedragen, het kan de basis worden voor verdere studie van donkere materie.
"Als we de locatie van de wortels van deze haartjes konden bepalen, zouden we in de toekomst een sonde kunnen sturen en veel informatie krijgen over donkere materie," zegt Prejo.
"Donkere materie heeft alle pogingen om het direct te definiëren ontweken, die we de afgelopen dertig jaar hebben geleid. De wortels van donkere materieharen zijn een zeer aantrekkelijk object om naar te zoeken, gezien hoe dicht ze naar onze mening moeten zijn, "zei Charles Lawrence, een natuurkundige en hoofdonderzoeksatronoom in het NASA-laboratorium voor straalmotoren.
Interessant is dat het Prezho-model heeft aangetoond dat de "haren" informatie moeten bevatten over wat zich in de aarde bevindt, omdat zwarte materie er doorheen stroomt en een "vingerafdruk" van de planeet krijgt, die kan worden gebruikt om de interne samenstelling van de planeet op afstand te bestuderen. Het is duidelijk dat deze studie enkele ernstige tegenstrijdigheden kent. De belangrijkste daarvan is het feit dat, ondanks het feit dat we donkere materiedeeltjes niet direct kunnen meten, ze een wisselwerking hebben met het zwaartekrachtsveld van de planeet, zoals het huidige theoretische model veronderstelt. Om deze theorie over donkere materieharen te testen, moeten we bovendien een methode ontwikkelen om de locaties van donkere materie in de buurt van de aarde te vinden.
Zijn de wortels van donkere materieharen gedetecteerd? Kan hun bestaan de mysteries van het universum verklaren die nog niet zijn onthuld? Wie weet, maar ik zou graag willen denken dat wat we in ons zonnestelsel zien, slechts een stukje geschiedenis is; en de "baarden" van donkere materie zijn misschien wel net de laatste piep van kosmische mode.
