Teorizou-se que a matéria escura existia há relativamente pouco tempo, e percorremos um longo caminho para entender o que representa 23% do nosso universo. Um artigo recente sobre a matéria escura mais perto de casa - bem aqui em nosso próprio Sistema Solar - revela que é mais denso e mais massivo do que no halo galáctico.
A matéria escura é simplesmente uma coisa estranha. Não emite luz, tem massa e reage gravitacionalmente com a matéria "normal" - o material de que nós, nosso planeta e as estrelas somos compostos. Assim como a matéria normal, ela se aglomera ou se acumula por causa dessa atração gravitacional; encontramos mais matéria escura perto das galáxias do que nas vastas extensões entre elas.
A matéria escura não está muito longe na Via Láctea ou em algum lugar do outro lado do Universo: está aqui em casa, em nosso Sistema Solar. Em artigo recente submetido a Revisão Física D, Ethan Siegel e Xiaoying Xu, da Universidade do Arizona, analisaram a distribuição da matéria escura em nosso Sistema Solar e descobriram que a massa da matéria escura é 300 vezes mais que a da média do halo galáctico e a densidade é 16.000 vezes maior que a o da matéria escura de fundo.
Ao longo da história do Sistema Solar, Xu e Siegel calculam que 1,07 X 10 ^ 20 kg de matéria escura foram capturados, ou cerca de 0,0018% da massa da Terra. Para controlar esse número, a massa de Ceres - o maior objeto no cinturão de asteróides entre Marte e Júpiter - é cerca de 9 vezes esse valor.
Siegel e Xu calcularam quanta matéria escura o Sistema Solar varreu ao longo de sua vida útil de 4,5 bilhões de anos, modelando a composição do halo da matéria escura de fundo na órbita do Sistema Solar ao redor da galáxia e calculando quanto de matéria escura seria ser preso pelo Sistema Solar enquanto ele se move através deste halo. Eles executaram esse cálculo para o Sol e cada um dos oito planetas separadamente, fornecendo a distribuição da matéria por todo o Sistema Solar, bem como a quantidade total capturada.
Assim como quando você dirige seu carro através de uma leve nevasca, a matéria escura “adere” ao Sistema Solar quando está gravitacionalmente limitado pelo Sol e pelos planetas. Assim como parte da neve derrete no seu para-brisa (espero), algumas não grudam no capô e a maioria voa, a matéria escura também não é distribuída uniformemente em todo o sistema solar. Alguns planetas têm mais matéria escura ao seu redor do que outros, dependendo de onde estão. Abaixo, é mostrada a distribuição da densidade da matéria escura no Sistema Solar
O primeiro pico é Mercúrio, e os próximos dois pontos são Vênus e Terra (Marte não aparece). O próximo é Júpiter, seguido por um pequeno solavanco de Saturno e, finalmente, Urano e Netuno combinados criam o último pequeno solavanco.
Como a matéria escura local afeta as interações no Sistema Solar? Bem, ele não tem um grande efeito nas órbitas dos planetas, nem diminui consideravelmente o Sistema Solar em sua órbita ao redor do centro galáctico.
“Órbitas planetárias, se houvesse matéria escura suficiente, teriam sua perielia precessa mais rápido do que se não houvesse matéria escura. A quantidade de matéria escura permitida nessas observações é consideravelmente maior que a quantidade que eu prevejo. Os erros nas medições da precessão do periélio estão em unidades de centésimos de um arco segundo por século ... Mesmo se você assumir que a matéria escura está em repouso com relação à galáxia pela qual o Sistema Solar se move (que é o exemplo extremo), o O Sol é da ordem de 10 ^ 30 kg; capturar uma massa de 10 ^ 20 kg de matéria escura reduzirá sua velocidade em cerca de 20 mícrons / segundo durante a vida útil do Sistema Solar. Então isso seria pequeno. Ethan Siegel em uma entrevista por e-mail.
E, infelizmente, o mistério da anomalia Pioneer não será resolvido por essa revelação, pois a massa da matéria escura capturada não é suficiente para explicar os movimentos estranhos dessa espaçonave.
A descoberta de uma densidade e massa mais alta de matéria escura em nossa vizinhança pode ajudar no estudo e detecção de matéria escura. Conhecer a distribuição de massa e densidade da matéria escura local - e, assim, saber quanto e onde procurá-la - fornecerá aos astrônomos a solução exata do que é composta com mais informações.
“Nossa determinação da densidade da matéria escura local e da distribuição de velocidade são de grande importância para os experimentos de detecção direta. Os cálculos mais recentes realizados assumem que as propriedades da matéria escura na localização do Sol são derivadas diretamente do halo galáctico. Em comparação, descobrimos que os experimentos terrestres também devem considerar um componente da matéria escura com uma densidade 16.000 vezes maior que a densidade do halo do fundo ”, escreveram Xu e Siegel.
Fonte: Arxiv, entrevista por email com Ethan Siegel
