La Terra pot tenir matèria fosca "peluda"

El sistema solar podria ser molt més "pelut" del que ens pensàvem. 

Un nou estudi publicat aquesta setmana al Astrophysical Journal per Gary Prézeau del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA a Pasadena, Califòrnia, proposa l’existència de llargs filaments de matèria fosca, o “cabells”.

Clic per engrandir. Aquesta il·lustració mostra la Terra envoltada dels teòrics filaments
o fluxos de matèria fosca també anomenats "cabells". Crèdit: NASA/JPL-Caltech

La matèria fosca és una substància invisible i misteriosa que representa aproximadament el 27% de tota la matèria i energia de l’univers. La matèria normal, que constitueix tot el que podem veure al nostre voltant, és només el 5 per cent de l’univers. La resta és energia fosca, un estrany fenomen associat a l’acceleració del nostre univers en expansió.

Ni la matèria fosca ni l’energia fosca no s’han detectat mai directament, tot i que molts experiments intenten desbloquejar els misteris de la matèria fosca, ja sigui des de les profunditats subterrànies o a l’espai.

Basant-se en moltes observacions de la seva atracció gravitatòria en acció, els científics estan segurs que existeix matèria fosca i han mesurat la quantitat que hi ha a l'univers amb una precisió superior al 1%. La teoria principal és que la matèria fosca és "freda", és a dir, que no es mou molt i és "fosca" en la mesura que no produeix ni interactua amb la llum.

Clic per engrandir. Aquesta interpretació artística s’apropa a la forma en què podrien
ser els "cabells" de la matèria fosca a la Terra. Crèdits: NASA/JPL-Caltech.

Les galàxies, que contenen estrelles fetes de matèria ordinària, es formen a causa de les fluctuacions de la densitat de la matèria fosca. La gravetat actua com la cola que manté units la matèria ordinària i la fosca a les galàxies.

Segons els càlculs fets a la dècada de 1990 i les simulacions realitzades a la darrera dècada, la matèria fosca forma corrents de gra fi de partícules que es mouen a la mateixa velocitat i que orbiten galàxies com la nostra.

"Un corrent pot ser molt més gran que el propi sistema solar i hi ha molts corrents que travessen el nostre barri galàctic", va dir Prézeau.

Prézeau compara la formació de corrents de matèria fosca de gra fi amb la barreja de xocolata i gelat de vainilla. Gireu una bola de cadascuna juntes unes quantes vegades i obtingueu un patró mixt, però encara podeu veure els colors individuals. "Quan la gravetat interactua amb el gas fred de la matèria fosca durant la formació de galàxies, totes les partícules dins d'un corrent continuen viatjant a la mateixa velocitat", va dir Prézeau.

Però, què passa quan un d’aquests corrents s’acosta a un planeta com la Terra? Prézeau va utilitzar simulacions per ordinador per esbrinar-ho. La seva anàlisi troba que quan un flux de matèria fosca travessa un planeta, les partícules del flux es centren en un filament ultra dens o "cabell" de matèria fosca. De fet, hi hauria d’haver molts cabells d’aquest tipus que brollessin de la Terra.

Un corrent de matèria ordinària no travessaria la Terra i sortiria per l’altre costat. Però des del punt de vista de la matèria fosca, la Terra no és cap obstacle. Segons les simulacions de Prézeau, la gravetat de la Terra enfocaria i doblegaria el flux de partícules de matèria fosca en un pèl estret i dens.

Els pèls que surten dels planetes tenen per tant "arrels", la concentració més densa de partícules de matèria fosca al cabell, com "puntes", on acaba el cabell. Quan les partícules d’un flux de matèria fosca travessen el nucli de la Terra, es concentren en l’arrel d’un cabell, on la densitat de les partícules és aproximadament mil milions de vegades superior a la mitja. L’arrel d’aquest pèl hauria d’estar a aproximadament 1 milió de quilòmetres de distància de la superfície, o el doble de lluny que la Lluna. Les partícules del corrent que freguen la superfície de la Terra formaran la punta del cabell, a una distància d'aproximadament el doble que l’arrel del cabell.

"Si poguéssim identificar la ubicació de l'arrel d'aquests cabells, podríem enviar-hi una sonda i obtenir una munior de dades sobre la matèria fosca", va dir Prézeau. 

Un corrent que travessés el nucli de Júpiter produiria arrels encara més denses: gairebé 1 bilió de vegades més denses que el corrent original, segons les simulacions de Prézeau.

Clic per engrandir. L’arrel d’un pèl de matèria fosca produïda a partir de partícules que
travessen el nucli de Júpiter seria aproximadament 1 bilió de vegades més densa que la mitjana.

"La matèria fosca eludeix tots els intents de detecció directa des de fa més de 30 anys. Les arrels dels cabells de matèria fosca serien un lloc atractiu per mirar, donat el dens que es creu que són", va dir Charles Lawrence, científic en cap de l'astronomia i física del JPL i direcció tecnològica.

Una altra troballa fascinant d’aquestes simulacions per ordinador és que els canvis de densitat que es troben al nostre planeta (des del nucli intern, fins al nucli extern, del mantell fins a l’escorça) es reflectirien als cabells. Els fluxos tindrien "pèls" que es corresponen a les transicions entre les diferents capes de la Terra.

Teòricament, si fos possible obtenir aquesta informació, els científics podrien utilitzar cabells de matèria fosca i freda per traçar les capes de qualsevol cos planetari i, fins i tot, inferir les profunditats dels oceans en llunes gelades.

Calen més estudis per donar suport a aquestes troballes i desbloquejar els misteris de la naturalesa de la matèria fosca.

L'Institut Tecnològic de Califòrnia gestiona el JPL per a la NASA.

Ho he vist aquí.