رونمایی ناسا از چهره زمین با کت خز

ماده تاریک یک ماده نامرئی و اسرارآمیز است که حدود 27 درصد از همه مواد و انرژی‌های جهان را تشکیل داده است. ماده عادی که همه چیزهای قابل مشاهده را تشکیل داده، تنها پنج درصد از جهان است. مابقی آن، انرژی تاریک است که با تشدید انبساط جهان مرتبط است.
 هیچکدام از ماده تاریک یا انرژی تاریک با وجود آزمایشات زیادی که برای حل اسرار آن‌ها از زیر زمین یا فضا انجام شده، تاکنون بطور مستقیم مشاهده نشده‌اند.  دانشمندان بر اساس رصدهای زیادی که از عملکرد کشش گرانشی ماده تاریک مشاهده کرده‌اند، از وجود آن مطمئن هستند و توانسته‌اند میزان آن در جهان را با دقتی بهتر از یک درصد اندازه‌گیری کنند.

نظریه پیشرو این است که ماده تاریک "سرد" است، به این معنی که حرکت زیادی ندارد و همچنین "تاریک" است، تا جایی که نور تولید نمی‌کند یا با آن تعامل ندارد.  کهکشان‌هایی که حاوی ستارگان ساخته شده از ماده عادی هستند، به دلیل نوسانات در چگالی ماده تاریک شکل می‌گیرند. گرانش مانند چسب عمل کرده که ماده تاریک و عادی را در کهکشان در کنار هم نگه می‌دارد.  بر اساس محاسبات انجام شده در دهه 1990 و شبیه‌سازی‌های انجام شده در یک دهه اخیر، ماده تاریک جریانات ریزی از ذرات را ایجاد می‌کند که با سرعت مشابهی حرکت کرده و در اطراف کهکشان‌های مشابه راه شیری گردش می‌کنند. این جریان می‌تواند بسیار بزرگتر از منظومه شمسی باشد و جریانات مختلفی از همسایگی کهکشان ما عبور می‌کنند.
 
محققان، شکل‌گیری جریانات ریز ماده تاریک را به ترکیب بستی وانیلی و شکلاتی تشبیه کرده‌اند که با انجام حرکت چرخشی در آن می‌توان یک طرح ترکیبی بدست آورد اما در نهایت می‌توان رنگها را بصورت مجزا تشخیص داد.  آن‌ها برای نمایش رویدادی که در زمان نزدیک شدن این جریان به زمین اتفاق می‌افتد، از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای استفاده کردند. بررسی‌های محققان نشان داد که وقتی جریان ماده تاریک به سمت یک سیاره می‌آید، ذرات جریان به شکل رشته یا "مو"ی فوق متراکم ماده تاریک متمرکز می‌شود. در واقع، موهای زیادی در اطراف زمین وجود دارد.
 


جریان ماده عادی از یک سوی زمین وارد نشده و از سوی دیگرش خارج نمی‌شود. اما از نقطه نظر ماده تاریک، زمین یک مانع نیست. طبق شبیه‌سازی‌های محققان، گرانش زمین بر جریان ذرات ماده تاریک متمرکز شده و آن را به شکل یک موی متراکم نازک خم می‌کند.  ریشه این موها در حدود یک میلیون کیلومتری از سطح زمین یا دو برابر فاصله زمین تا ماه واقع شده‌اند که ذرات ماده تاریک در آنجا از بیشترین تراکم برخوردارند. نوک این موها نیز در دو برابر این فاصله از زمین قرار دارند.  در مقایسه، سیاره دارای گرانش بیشتر از موهای ماده تاریک کوتاهتری برخوردار خواهد بود. برای مثال، گرانش قویتر سیاره مشتری با شدت بیشتری بر ذرات ماده تاریک فشار وارد کرده و رشته‌ها را به سیاره نزدیکتر می‌کند. ریشه موی مشتری از حدود 200 هزار کیلومتر از مرکز سیاره آغاز شده و مانند موی زمین طولانی نیست.
 
یکی دیگر از یافته‌های جالب این شبیه سازی‌های رایانه‌ای این است که تغییرات در چگالی موجود درون زمین از هسته داخلی تا هسته خارجی و از جبه تا پوسته، در این موها منعکس می‌شوند.  از لحاظ نظری، اگردستیابی به این اطلاعات ممکن بود، دانشمندان می‌توانستند از موهای ماده سرد تاریک برای نقشه‌برداری از لایه‌های بدنه هر سیاره استفاده کرده و حتی به اعماق اقیانوس‌های قمرهای یخی پی ببرند. 
به پژوهشهای بیشتر برای پشتیبانی از این یافته‌ها و حل اسرار طبیعت ماده تاریک نیاز است.  این جزئیات در مجله Astrophysical منتشر شده است.