Se o sistema solar, enquanto orbitava o centro da galáxia, foram para mover através do disco de matéria escura da Via Láctea, os físicos de Harvard acreditam que os efeitos gravitacionais da matéria escura pode ser o suficiente para desalojar cometas e outros objetos de que é conhecido como a Nuvem de Oort e enviá-los arremessado em direção à Terra. Sua teoria sugere que essas oscilações ocorrem aproximadamente a cada 32-35 milhões de anos, um número que está a par com provas recolhidas a partir de crateras de impacto, sugerindo que os aumentos de impactos de meteoros ocorrem em períodos semelhantes.
"Esses objetos são apenas fracamente ligadas gravitacionalmente", disse de Harvard Lisa Randall. "Com o suficiente de um gatilho, é possível deslocar objetos de sua órbita atual.Enquanto alguns vão para fora do sistema solar, outros podem entrar no interior do sistema solar, o que aumenta a probabilidade de que eles podem atingir a Terra. "
Embora a natureza exata da matéria escura permanece desconhecida, os físicos foram capazes de inferir a sua existência com base no efeito gravitacional que exerce sobre a matéria comum.Embora a matéria escura é acreditado outra forma de ser não-interagindo, Lisa Randall e Matthew Reece, professor assistente de física, sugeriu que um tipo hipotético de matéria escura poderia formar um disco de material que atravessa o centro da galáxia.
"Temos alguns genuinamente novas ideias", disse Randall. "Eu vou dizer desde o início que não sabemos se eles vão vir a estar certo, mas o que é interessante é que isso abre a porta para toda uma classe de idéias que não foram testados antes, e potencialmente, ter uma grande quantidade de impactos interessantes. "
Trabalhando com pós-doutorado Jakub Scholtz, Randall e Reece também estão investigando se o formulário recentemente proposto da matéria escura pode desempenhar um papel em um dos maiores mistérios da astrofísica: como os buracos negros maciços nos centros das galáxias formam.
"Uma possibilidade é que pode buracos negros" semente "no centro de galáxias", disse ela."Este é um trabalho em progresso. É um cenário completamente novo que estamos trabalhando para fora, então eu não quero exagerar nada, mas é uma possibilidade muito interessante. "
Embora a hipótese adiciona complexidade adicional a uma série de perguntas já espinhosas sobre a natureza do universo, Randall acredita que será importante para compreender se uma parte - mesmo uma parte relativamente pequena - de matéria escura se comporta de maneiras inesperadas.
Nossos órbitas Sun torno do centro galáctico, tendo aproximadamente 250 milhões de anos para fazer uma revolução completa. No entanto, essa trajetória não é um círculo perfeito. O sistema solar tece cima e para baixo, cruzando o plano da Via Láctea aproximadamente a cada 32 milhões de anos, o que coincide com a periodicidade presumido das variações do seu impacto.Este movimento balançando, que se estende cerca de 250 anos-luz acima e abaixo do plano, é determinada pela concentração de gás e estrelas do disco da nossa Galáxia. Esta matéria comum "bariônica" está concentrada dentro de cerca de 1000 anos-luz do plano. Porque a densidade cai na direção vertical, existe um gradiente gravitacional, ou maré, que podem perturbar as órbitas de cometas na Nuvem de Oort, fazendo com que alguns cometas para voar para o Sistema Solar interior e periodicamente aumentar as chances de colisão com a Terra . No entanto, o problema com esta idéia é que a maré galáctica estimado é fraco demais para causar muitas ondas na nuvem Oort.
Em seu novo estudo, Randall e Reece centrar-se nesta segunda hipótese e sugerem que a maré galáctica poderiam ser feitas mais forte com um disco fino de matéria escura. discos escuros são um resultado possível de física da matéria escura, como os autores e seus colegas mostraram recentemente. Aqui, os pesquisadores consideram um modelo específico, em que a nossa galáxia hospeda um disco escuro com uma espessura de 30 anos-luz e uma densidade de superfície de cerca de 1 massa solar por ano luz quadrado (a densidade da superfície da matéria bariônica normal é cerca de 5 vezes que , mas está menos concentrada perto do avião).
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Embora um tem que esticar as restrições, de observação para fazer o quarto, o seu fino disco de matéria escura é consistente com os dados astronômicos sobre nossa Galáxia. Concentrando sua análise sobre grandes (> 20km) crateras criadas nos últimos 250 milhões de anos, Randall e Reece argumentar que o seu cenário de disco escuro pode produzir o padrão observado na frequência cratera com uma quantidade razoável de incerteza estatística.
modelo de disco escuro de Randall e Reece não é feito de um tipo comum de matéria escura. O candidato mais provável de como partícula massiva que interage fracamente conhecida-de matéria escura (WIMPs) -É esperado para formar um halo esférico em torno da Via Láctea, em vez de ser concentrado no disco. Este cenário matéria escura WIMP tem sido notavelmente bem sucedida em explicar a distribuição em grande escala de matéria no Universo. Mas, há um problema de longa data em pequenas escalas-a teoria geral prevê núcleos demasiado densas nos centros de galáxias e aglomerados de galáxias, e prevê um maior número de satélites de galáxias anãs ao redor da Via Láctea do que são observados. Embora alguns destes problemas poderiam ser resolvidos através de uma melhor compreensão da física da matéria bariônica (no que se refere, por exemplo, à formação estelar e dinâmica de gás), não fica claro se uma solução bariônica pode trabalhar nos menores galáxias de massa (com muito pouco estrelas e gás) onde são observadas discrepâncias.
Em alternativa, este conflito de pequena escala pode ser uma evidência de mais física complexa no próprio sector matéria escura. Uma solução é invocar fortes interações eletromagnéticas semelhantes entre partículas de matéria escura, o que poderia levar à emissão de fótons "escuras". Estas auto-interações pode redistribuir impulso através de espalhamento elástico, alterando assim a distribuição prevista de matéria escura nas regiões mais internas de galáxias e aglomerados de galáxias, bem como o número de galáxias anãs na Via Láctea.
Embora a matéria escura auto-interagindo poderia resolver a tensão entre teoria e observações em pequenas escalas, medidas de grande escala das galáxias e aglomerados de galáxias só permitem uma pequena fração (menos de 5%) da matéria escura para ser auto-interagindo.Recentemente, Randall, Reece, e seus colaboradores mostraram que, se uma parte da matéria escura é auto-interagindo, então essas partículas entrará em colapso em um disco galáctico escuro que se sobrepõe com o disco bariônica normal.
Então, fez um fino disco de eventos importa gatilho extinção escuras, como o que apagou os dinossauros? A evidência ainda está longe de ser convincente. Em primeiro lugar, a periodicidade da taxa de formação de crateras da Terra não está claramente estabelecido, pois um registro cratera desigual torna difícil ver um padrão firme. Também não está claro qual o papel que os cometas podem ter desempenhado nas extinções em massa. A opinião predominante é que a cratera de Chicxulub, que tem sido associada à extinção dos dinossauros 66 milhões de anos atrás, foi criado por um asteróide gigante, em vez de um cometa. Randall e Reece foram cuidadosos em reconhecer desde o início que "a evidência estatística não é esmagadora" e listando várias limitações para o uso de um registro cratera irregular. Mas os dados geológicos é improvável a melhorar no futuro próximo, infelizmente.
Por outro lado, os avanços em dados astronômicos são esperados com missão espacial Gaia Agência Espacial Europeia, que foi lançado no ano passado e está actualmente a estudar a Via Láctea em detalhes sem precedentes. Gaia vai observar milhões de estrelas e medir suas distâncias e velocidades precisas. Estas medidas devem permitir que astrônomos para mapear a superfície densidade do disco galáctico densa em função da altura. Perto do plano, os astrônomos poderiam, então, diretamente ver se existe um "disco dentro do disco" que tem muito mais massa do que se poderia explicar com a matéria bariônica normal. Evidência de um disco tão escuro que permitiria uma melhor modelagem preditiva dos efeitos sobre cometas e sobre a vida do nosso planeta.
Ao longo dos próximos anos, Randall disse, o satélite Gaia vai realizar um levantamento preciso da posição e velocidade de até um bilhão de estrelas, dando aos cientistas muito maiores insights sobre a forma da galáxia e para a potencial presença de um disco de matéria escura.
A imagem no topo da página acima é composta do disco de matéria escura (contornos vermelhos) e do Atlas mosaico Imagem da Via Láctea obtida como parte da Pesquisa Two Micron All Sky (2MASS), um projeto conjunto da Universidade de Massachusetts eo processamento de infravermelhos e Análise Center / California Institute of Technology. (J. Read & O. Agertz)
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O Galaxy diário via news.harvard.edu e Daisuke Nagai, Departamento de Física, Universidade de Yale e Sociedade Americana de Física
Créditos de imagem: Com agradecimentos a APS / Alan Stonebraker
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