Czy nasze Słońce skrywa ciemną tajemnicę?

Ciemna materia, która według szacunków odpowiada za 80% masy naszego Wszechświata, wciąż wymyka się naukowcom. Nie daje się ani zaobserwować, ani znaleźć w laboratorium. Astronomowie z koledżu Royal Holloway na Uniwersytecie Londyńskim chcą jej szukać... na Słońcu.

Ciemna materia miałaby wypełniać przestrzeń kosmiczną, nie świeci, więc nie potrafimy jej zaobserwować. Na jej istnienie wskazuje jedynie fakt, że oddziałuje grawitacyjnie ze zwykłą, naszą materią. Jej istnienie wypełniło by również lukę w teoretycznych obliczeniach masy, jaką powinien zawierać Wszechświat oraz wyjaśniało wiele grawitacyjnych anomalii w obserwowanym kosmosie. Nie wiadomo tak naprawdę, czym miałaby być, nie udało się dotychczas zaobserwować jej interakcji (zderzeń) ze zwykłą materią ani w kosmosie, ani w laboratorium. Uczeni liczą na przełom dzięki Wielkiemu Zderzaczowi Hadronów, ale uruchomienie go z pełną mocą nastąpi nieprędko.

Doktor Stephen West z Wydziału Fizyki koledżu Royal Holloway na Uniwersytecie Londyńskim zajął się w swoim ostatnim studium możliwym wpływem ciemnej materii na właściwości naszego Słońca. Jego zdaniem, wobec fiaska dotychczasowych metod, właśnie nasza gwiazda mogłaby stanowić naturalne laboratorium do poszukiwań tego fenomenu.

Ciemna materia tworzy halo, obłok wokół naszej Galaktyki. Jej ruch obrotowy sprawia, że każde ciało niebieskie poruszając się doświadcza swego rodzaju „wiatru" ciemnej materii, która przez nie przenika. Ponieważ oddziałuje ona grawitacyjnie ze zwykłą materią, obiekty o dużej masie są szczególnie predestynowane do wykrycia takich oddziaływań. Skoro ciemna materia wpływa na ruch ciał niebieskich, to zależność musi być obustronna.

Jak spodziewa się dr West, cząsteczki przelatującej ciemnej materii zderzają się z materią Słońca i zostają schwytane przez jego grawitację, gromadząc się w jego wnętrzu. Narastająca masa ciemnej materii w rdzeniu gwiazdy musi wywoływać jakieś efekty, które dadzą się przewidzieć i zaobserwować. Jeśli teoretyczne kalkulacje pokryją się z obserwacjami, będzie to oznaczało, że wykorzystany model ciemnej materii jest prawidłowy. Jeśli nie, to albo ma ona właściwości inne, niż się spodziewamy, albo... wcale jej nie ma, bo niektórzy naukowcy są takiego właśnie zdania.

Komputerowe symulacje, wykonane w zespole Stephena Westa wskazują, że nagromadzona we wnętrzu gwiazdy ciemna materia powinna doprowadzić do spadku temperatury jego rdzenia. Działałaby ona według założonego modelu jak radiator, nagrzewając się i odprowadzając temperaturę ze środka na powierzchnię. Porównanie temperatury powierzchni Słońca i jego rdzenia z tymi wynikającymi z obliczeń powinno dostarczyć bezcennych informacji na temat masy nagromadzonych ciemnych cząstek oraz ich oddziaływania z materią słoneczną.

Temperaturę wnętrza Słońca można poznać mierząc emisję neutrin, które są produktem ubocznym reakcji zachodzących w gwieździe. To będzie następny etap planowanych przez doktora Westa badań: poszukiwanie zmian w ilości powstających w Słońcu neutrin, uwzględnienie czułości istniejących detektorów neutrin, które są aparaturą względnie nową technologicznie. Po uruchomieniu całej mocy Wielkiego Zderzacza Hadronów planowane są eksperymenty mające na celu wykrycie i zbadanie właściwości ciemnej materii. Wówczas dane obserwacyjne, zgromadzone według pomysłu Stephena Westa, dostarczą bezcennego materiału porównawczego i weryfikującego.

ciemna materia Słońce temperatura Słońca Stephen West Royal Holloway University of London