Ciemna materia otacza całą Ziemię. Być może w końcu będzie ją można zbadać!

Jak wynika z pracy Gary'ego Prézeau, fizyka z należącego do NASA Laboratorium Napędu Odrzutowego, ciemna materia oplata całą naszą planetę, przechodząc przez jej wnętrze. Nie możemy jej zobaczyć, ale opublikowane w magazynie "Astrophysical Journal" wyniki pracy naukowca mogą pomóc w jej zbadaniu.

Chociaż istnienie ciemnej materii jest przez fizyków dowodzone za pomocą obliczeń i symulacji, problem z nią jest taki, że z definicji jest bardzo trudna do zaobserwowania. Nie oddziałują na nią fale elektromagnetyczne (w tym promienie słoneczne), więc ani nie emituje, ani nie odbija ona światła. Jest ona dla naukowców bytem w pewnym sensie teoretycznym – _ potrzebują jej _ do wyjaśnienia pewnych zjawisk, zachodzących we wszechświecie, w szczególności anomalii w rotacji galaktyk oraz ruchu galaktyk w gromadach. To, co widzą, wskazuje na to, że _ powinna ona istnieć _, ale dotychczas nie udało się tego dowieść eksperymentalnie.

Według szacunków naukowców ciemna materia stanowić ma ok. 27 procent całej materii wszechświata – dla porównania, zwykła, widoczna dla nas materia, ma w nim zaledwie 5 proc. A jednak nie mamy jak jej zbadać. Może się to zmienić za pomocą pracy Gary'ego Prézeau. Fizycy już wcześniej akceptowali, że na ciemną materię oddziałuje grawitacja. Jednocześnie już w latach 90. powstały symulacje, według których we wszechświecie znajdują się jej olbrzymie strumienie, wielkości nawet całego Układu Słonecznego. Poruszają się one z niewielkimi (w skali kosmicznej) prędkościami, orbitując wokół galaktyk. Fizyk NASA postanowił teraz obliczyć, co dzieje się z takimi strumieniami w okolicach planet.

Z przeprowadzonych przez niego symulacji wynika, że cząsteczki ciemnej materii przeszłyby bez problemu przez naszą planetę, a widziana przez nas materia nie miałaby wpływu na ich los. Jedyne, co na nie wpływa, to właśnie grawitacja. Za jej przyczyną cząsteczki formować miałyby coś w rodzaju włosów. Miałyby one koncentrować się w odległości ok. miliona km od Ziemi (ponad dwukrotność odległości Księżyca).

Wspomniany obszar 1000 kilometrów od Ziemi byłby więc miejscem, w którym znajdują się cebulki tych "włosów" ciemnej materii. Odkrycie punktu w przestrzeni, w którym następuje taka koncentracja ciemnej materii, mogłoby umożliwić wysłanie tam sondy i dzięki tak licznej ich obecności – zaobserwowanie ich.

Naukowcy liczą jednak na jeszcze więcej. Zwracają uwagę, że z symulacji Prézeau wynika również, że kształt tych "włosów" ciemnej materii byłby zależny od gęstości zwykłej materii, przez które przechodzą. Na podstawie ich analizy można by więc określać skład wnętrza ciał niebieskich, przez które przechodzą. Pozwoliłoby to np. na określenie głębokości oceanów pod powierzchnią odległych od Ziemi lodowych księżyców.

Oczywiście zarówno sam autor pracy jak i NASA podkreślają, że o ciemnej materii wiemy wciąż bardzo mało, a potwierdzenie wyników uzyskanych przez Prézeau i jej dalsze zbadanie wymagać będzie dalszych, długotrwałych badań.

Materia widziana przez nas charakteryzuje się tym, że oddziałują na nią wszystkie cztery siły fundamentalne – oddziaływanie grawitacyjne, słabe, elektromagnetyczne i silne. Tzw. antymateria nie różni się od materii niczym oprócz tego, że pewne jej właściwości są do niej przeciwne (klasycznym przykładem jest tu antyelektron – pozytron – mający dodatni ładunek elektryczny, ale poza tym identyczny pod każdym względem do elektronu). Z kolei czarna materia właśnie pomija dwa z podstawowych oddziaływań – elektromagnetyczne i silne. Działają na nią jedynie grawitacja i oddziaływanie słabe – czyli to, które utrzymuje protony i neutrony wewnątrz jądra atomowych.

_ Dominik Gąska _