15:44
Далекие чужие планеты можно превратить в детекторы темной материи

Иллюстрация художника к транзитному спутнику наблюдения экзопланет НАСА (TESS), который обнаруживает экзопланеты, которые могут служить детекторами темной материи.

(Изображение: © Центр космических полетов имени Годдарда НАСА)

Темная материя может быть обнаружена на чужих планетах, вращающихся вокруг далеких солнц, предполагает новое исследование.

Эта неуловимая форма материи - один из самых неприятных и загадочных аспектов современной астрономии. Считается, что на нее приходится 80% всей материи во Вселенной, она совершенно невидима, ее можно обнаружить только через небольшое гравитационное притяжение к окружающей среде.

Обескураживающая темнота

Мы очень мало знаем о темной материи, кроме того, что она существует. В 1970-х годах астроном Вера Рубин заметила нечто забавное в том, как вращаются галактики. Рубин обнаружил, что звезды вращаются вокруг своих галактик слишком быстро, учитывая, сколько видимой материи существует, если сложить гравитационное притяжение всего, что мы можем видеть в галактике, то при наблюдаемых скоростях вращения галактики, на которые она направила свой телескоп, должны были разорваться на миллиарды до ее наблюдения.

За десятилетия, прошедшие после откровения Рубина, накопилось еще больше тайн. Газ внутри скоплений галактик слишком горячий. Галактики движутся слишком быстро. Вселенная имеет слишком много крупномасштабных структур, учитывая возраст Вселенной. Остаточное излучение ранней Вселенной слишком неровно, чтобы его можно было объяснить только обычной материей. Свет от далеких фоновых галактик слишком сильно изгибается при прохождении вблизи массивных скоплений галактик.

Список можно продолжать, но на первый план выходит один ответ: чтобы объяснить все эти наблюдения, Вселенная должна иметь какой-то скрытый ингредиент. Это форма материи (потому что она, очевидно, может собираться вместе и обладает гравитацией), но она не взаимодействует со светом или нормальной материей каким-либо существенным образом. Это темная материя.

Основываясь на компьютерном моделировании гигантских скоплений галактик, чем бы ни была темная материя, мы ожидаем, что она будет более сильно сгущаться по направлению к центрам галактик и, как правило, истончаться по мере удаления от этих центров. И именно эти различия в плотности темной материи во всей галактике могут помочь астрономам идентифицировать это таинственное вещество.

Если бы только у нас были большие детекторы темной материи, рассеянные по галактике.

Детекторы размером с планету

Согласно паре исследователей в статье, опубликованной в октябре в препринтном журнале arXiv, детекторы темной материи действительно рассеяны по галактике Млечный Путь. И мы уже находим тысячи из них, вращающихся вокруг далеких солнц каждый год. Это экзопланеты, или чужие миры за пределами нашей Солнечной системы, которые мы наблюдаем с помощью космического телескопа "Кеплер" и транзитного спутника наблюдения экзопланет (TESS).

Действительно, тысячи подтвержденных экзопланет, известных до сих пор, представляют собой лишь крошечный процент всех возможных миров. Для одного только Млечного Пути оценки истинного числа экзопланет варьируются от экстремальных (300 миллиардов) до смехотворных (1 триллион).

Знаки света

Вот как это связано с темной материей. Темная материя — насколько мы можем судить-почти никогда не взаимодействует с обычной материей или даже с самой собой. Когда он взаимодействует, он делает это через взаимодействие , включающее слабую ядерную силу, которая невероятно слаба. Почти каждый раз, когда происходит столкновение, частица темной материи и частица нормальной материи просто скользят друг мимо друга без комментариев ... или даже быстрого взгляда.

Но редко, изредка, темная материя и обычная материя взаимодействуют,позволяя частице темной материи передать часть своей энергии нормальной частице материи, замедляя темную материю в процессе. Эти взаимодействия особенно распространены, когда происходят две вещи: существует большая, плотная концентрация нормальной материи, которая действует как гравитационная ловушка для темной материи, и есть много темной материи, просто плавающей вокруг.

Эти два критерия могут быть выполнены для экзопланет вблизи центра Млечного Пути. Плотность темной материи в этих районах намного выше, чем вокруг Солнечной системы, и крупные планеты (скажем, размером с Юпитер и выше) могут собирать частицы темной материи в своих ядрах. Они сделали бы это с помощью своей гравитации: в условиях высокой плотности нормальная материя может притягивать к себе темную материю, притягивая ее к своим центрам.

Эти взаимодействия не только замедлят темную материю, но и нагреют планету. И иногда частицы темной материи могут иногда взаимодействовать друг с другом, аннигилируя друг друга в короткой вспышке энергии. Эта энергия была бы слишком слабой, чтобы увидеть ее непосредственно, но в течение миллиардов лет постоянные вспышки от бесчисленных взаимодействий могли бы внести дополнительный источник тепла на планету.

Конечный результат, согласно исследованиям: планеты ближе к центру галактики могут испытывать значительное количество нагрева от темной материи, в результате чего их температура повышается на тысячи градусов.

Чтобы проверить это, нам нужно взять температуры многих экзопланет. К счастью, именно для этого и предназначены такие миссии, как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), который должен выйти в космос в октябре 2021 года.

Исследователи отметили, что JWST обладает достаточной чувствительностью (как при регистрации температур экзопланет, так и при поиске достаточно близко к их галактическому центру), чтобы, если этот эффект темной материи реален, мы могли бы увидеть отчетливое и заметное потепление планет, чем ближе они находятся к галактическому центру. Если исследования окажутся успешными, это будет первое негравитационное обнаружение темной материи, когда-либо виденное.

И в процессе поиска по всем этим экзопланетам мы могли бы просто обнаружить жизнь на другом мире, что было бы приятным бонусом.

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Маленький меловой Крокодил, возможно, охотился на детенышей титанозавров


Генная терапия доходит до клинических испытаний


Наше разбухшее Солнце однажды разрушит все в поясе астероидов

Категория: Космос / Планеты / Технологии | Просмотров: 75 | Добавил: admin | Теги: обычная материя, Далекие чужие планеты можно преврат, вселенная, транзитный спутник наблюдения, Tess, темная материя, нормальная материя, космический телескоп, Частица, галактический центр, млечный путь, JWST, Солнечная система, планет, Галактика | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar