Cum poate fi măsurată materia întunecată din sistemul nostru solar. Ar putea explica de ce nu a fost găsită încă „Planeta X”

Fotografiile cu Calea Lactee arată miliarde de stele dispuse în spirală care iradiază din centru, în mijlocului unui gaz luminos. Dar ochii noștri pot întrezări doar suprafața a ceea ce ține galaxia noastră unită. Aproximativ 95% din masa galaxiei este invizibilă și nu interacționează cu lumina. Este alcătuită dintr-o substanță misterioasă numită materie întunecată, care nu a fost niciodată măsurată direct, potrivit NASA.

Acum, un nou studiu calculează modul în care gravitația materiei întunecate afectează obiectele din sistemul nostru solar, 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.

„Credem că, dacă mergi suficient de departe în sistemul solar, ai posibilitatea de a începe să măsori forța materiei întunecate”, a spus Jim Green, coautor al studiului publicat în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society și consilier al NASA.

Pe Pământ, gravitația ne împiedică să zburăm de pe sol, iar gravitația Soarelui ajută planeta să orbiteze în rotația sa 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 mai mult simte o sursă diferită de gravitație: cea a materiei din restul galaxiei, care este în mare parte materie întunecată. Masa celor 100 de miliarde de stele ale galaxiei noastre este mică în comparație cu estimările conținutului de materie întunecată din Calea Lactee.

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 așa-numita „materie barionică”. Acest lucru sugerează o împărțire la aproape jumătate între masa materiei întunecate și materia normală din sistemul solar.

„Am fost puțin surprins de contribuția relativ mică a forței galactice din cauza materiei întunecate resimțite în sistemul nostru solar în comparație cu forța datorată materiei normale”, a spus Belbruno, matematician și astrofizician la Universitatea Princeton și 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 spus el.

O regiune mare de materie întunecată, numită „aureola”, 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 studiului.

Green și Belbruno cred că gravitația materiei întunecate interacționează foarte ușor cu toate navele spațiale pe care NASA le-a trimis în afara sistemului solar, potrivit noului studiu.

„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.

Un exemplu sunt sondele 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 zburat dincolo de Pluto și Arrokoth în Centura Kuiper.

Dar este un efect mic. După ce a parcurs miliarde de kilometri, calea unei nave spațiale precum Pioneer 10 s-ar abate doar cu aproximativ1,6 metri din cauza influenței materiei întunecate.

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

La o anumită distanță de Soare, forța galactică devine mai puternică decât atracția Soarelui, care este format din materie normală. Belbruno și Green au calculat că această tranziție are loc la aproximativ 30.000 de unități astronomice, sau 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.

Aceasta înseamnă că gravitația materiei întunecate ar fi putut juca un rol în traiectoria unor obiecte precum Oumuamua, cometa în formă de trabuc, sau asteroidul care a venit dintr-un alt sistem stelar și a trecut prin sistemul nostru solar interior în 2017. Viteza sa neobișnuit de mare ar putea fi explicată de gravitația materiei întunecate care o împinge timp de milioane de ani, spun autorii studiului.

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