Астрофизики предсказали нагрев Земли и ускорение ее вращения из-за темной материи

Темная материя, по оценкам, составляет около 85 процентов всей материи во Вселенной — и это все, что о ней можно сказать определенно. По массе она в несколько раз превышает обычное вещество, но больше никак себя не проявляет. Более того, нет даже уверенности в том, что это именно вещество.

Само ее существование стало ясно после того, как астрофизики научились вычислять массу галактик. Выяснилось, что практически в любой из них гравитация всех звезд даже вместе с центральной сверхмассивной черной дырой слишком слаба, чтобы удерживать в целости галактическую структуру.

Иными словами, наш Млечный Путь давно распался бы на разрозненные звезды, и ночное небо над Землей опустело бы, если бы скрытая масса не скрепляла это космическое «сооружение». Поэтому теперь в астрофизике складывается картина, на которой видимые, яркие части галактик — как жемчужины внутри невидимых раковин: гало темной материи.

Астрофизики предполагают, что гипотетические неизвестные частицы все же могут взаимодействовать с обычными не только гравитационно, и это поможет однажды раскрыть их природу. Ранее уже высказывали предположения, что темная материя может быть повсюду, в том числе внутри планет, и там ее частицы сталкиваются с обыкновенными. Эти столкновения должны заканчиваться взаимоуничтожением с выделением тепла. Значит, если подобное действительно происходит внутри планеты, то темная материя таким образом дополнительно немного ее нагревает.

Исследователи из Китая недавно попытались дополнить эту картину: они считают, что нагревом влияние темной материи может не ограничиваться — она способна еще и ускорить вращение планеты вокруг своей оси. Ученые объяснили, что больше темных частиц должно попадать в то полушарие, которое движется навстречу их потоку, и за счет этой асимметрии планета сильнее «раскручивается».

Насколько заметен будет этот эффект, зависит от того, как много темной материи попадает в планету, насколько массивна сама планета, как далеко она расположена от своей звезды и еще от нескольких факторов. Таким образом удалось рассчитать, как темная материя может воздействовать на Землю при всех ее параметрах и расположении в «спальном районе» галактики довольно далеко от центра. В наших краях не должно быть много темной материи — предполагается, что в пределах диска Млечного Пути она больше концентрируется ближе к центру.

Расчеты показали, что каждые 100 лет наша планета может нагреваться под действием темной материи на 0,015 градуса. Соответственно, за 1000 лет этот нагрев составит уже 0,15 градуса, за миллион лет — полтора градуса и так далее. Правда, нужно учитывать, что не все тепло накапливается внутри планеты. 

Что касается скорости вращения Земли, то, по оценкам, за каждое столетие темная материя может сокращать продолжительность земных суток на 12 секунд. Этими расчетами ученые поделились в статье, доступной на сервере препринтов arXiv.

Если экстраполировать эти данные на 4,5 миллиарда лет земной истории, то получится сокращение суток на 540 миллионов секунд, или 17 лет. Это, конечно, не значит, что исходно земные сутки длились такое время — просто по мере раскрутки планеты в таком сценарии дальнейшее изменение скорости вращения существенно изменялось.

Для сравнения ученые вычислили возможное действие темной материи на полтора десятка экзопланет. Оказалось, среди плотного скопления темной материи ее влияние начинает доминировать, и вращение планет стремительно ускоряется.

Больше всего этот эффект испытал бы на себе газовый гигант Эпсилон Индейца А b возле звезды примерно в 11-12 световых годах от нас, если он был не в наших окрестностях, а ближе к галактическому центру. Сутки на этой планете тоже за каждую сотню лет сокращались бы секунд на 10, но при ее массе в семь Юпитеров это очень высокий показатель.