如何在太阳系中测量暗物质

　　长期以来，暗物质对天文学家来说一直是个谜，这在很大程度上是因为它很难直接测量。从它对遥远星系等物体的引力效应来看，它的影响是显而易见的，但事实证明，直接测量这种影响要困难得多。但现在，一个科学家团队认为他们有办法直接测量暗物质的影响它所需要的只是一个远离地球一段时间的专门探测器。
　　重力是一种非常可预测的力量它的强度会随着距离的增加而减弱。站在地球上时，它的影响力是最强大的引力源。同样，如果一个物体漂浮在太阳系周围，太阳很可能是它最强的引力源。但即使在太阳系本身，暗物质也会影响绕太阳运行的物体所感受到的引力。
　　这是因为太阳系外的物质也会拉动太阳系内的物体。然而，由于物体之间的距离很大，这种拉力较弱。Edward Belbruno 博士将这种拉力称为＂银河力＂，这听起来更像是 90 年代的电视超级英雄团队，而不是衡量引力影响的指标。尽管如此，他和他的同事计算出大约 45% 的银河系力是由常规物质引起的，而另外 45% 是由暗物质引起的。
　　暗物质的较小影响似乎没有意义，因为它占银河系引力的 95%。然而，这种差异似乎是由于太阳系中的物体与银河系中绝大多数暗物质之间的距离所致。暗物质聚集在银河系外围的光晕中。由于我们的太阳系不是很靠近边缘，暗物质对太阳系内物体的影响被最小化了。
　　这并不意味着它完全无法检测到。论文中提出的计算表明，暗物质的影响可能使探测器 Pioneer 10 移动了多达 1.5 m。诚然，与它在 50 年的生命周期中行驶的数十亿公里相比，这是一个最小的距离。但是使用正确的仪器，可以在不同的航天器上测量到类似的效果。
　　这篇论文表明，一个专门设计用于监测引力影响的实验的探测器可以通过简单地移动到 100 AU 并将一个球扔到太空中来检测暗物质的影响。这个球必须是反光的，但它只会受到银河力的影响。相比之下，航天器还必须有一个常用的电源，称为放射性同位素热发生器（RTG），也会受到由该 RTG 引起的热力。
　　左图显示了可见光下哈勃图像中的星系团 CI 0024+1。右图显示了代表暗物质的蓝色阴影，这取决于它引起的引力透镜效应。
　　通过从探测器的整体加速度差中减去由热力引起的加速度，科学家们可以弄清楚什么是由银河力本身引起的重力加速度。目前，没有为这样的实验设计的任务，但一个名为星际探测器的概念已被提出。它将在 500 AU 处暂停以查看那里的条件，并且使用合适的设备可能是首次直接研究暗物质影响所需的探测源。