Η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να ζεστάνει τις καρδιές των μοναχικών παλαιών πλανητών, προβλέπουν οι επιστήμονες
Η σκοτεινή ύλη μπορεί να αυξάνει τη θερμοκρασία πλανητών έξω από το ηλιακό μας σύστημα, προβλέπει ένα ζευγάρι φυσικών. Τα διαστημικά τηλεσκόπια που ήδη βρίσκονται υπό κατασκευή θα πρέπει να είναι σε θέση να εντοπίσουν το φαινόμενο, λένε, επιτρέποντας δυνητικά στους επιστήμονες να εντοπίσουν τον τρόπο με τον οποίο το μυστηριώδες υλικό κατανέμεται στον Γαλαξία μας.
«Στην επιστήμη, σπάνια έχουμε μια ολοκαίνουργια ιδέα», λέει η Sara Seager, πλανητολόγος στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT), η οποία δεν συμμετείχε στην εργασία. "Λοιπόν, νομίζω ότι είναι υπέροχο να βλέπουμε αυτήν την αλληλοεπικαλυπτόμενη τομή σκοτεινής ύλης και εξωπλανητών."
Για δεκαετίες, οι αστροφυσικοί πίστευαν ότι η αόρατη σκοτεινή ύλη πρέπει να περιβάλλει κάθε γαλαξία, όπως ακριβώς το γυαλί περιβάλλει τον στροβιλισμό του χρώματος στο κέντρο ενός μαρμάρου. Η βαρύτητα της σκοτεινής ύλης χρειάζεται για να εξηγήσει γιατί τα αστέρια σε γαλαξίες που περιστρέφονται γρήγορα δεν πετούν στο διάστημα.
Οι φυσικοί υποθέτουν ότι το υλικό αποτελείται από κάποιο είδος στοιχειώδους σωματιδίου που παραμένει από τη Μεγάλη Έκρηξη. Ωστόσο, μέχρι στιγμής, όλα τα στοιχεία για τη σκοτεινή ύλη προέρχονται από τα βαρυτικά της αποτελέσματα, καθώς οι έρευνες για σωματίδια σκοτεινής ύλης που επιπλέουν και αλληλεπιδρούν με τη συνηθισμένη ύλη με άλλους τρόπους έχουν αποτύχει.
Μερικοί αστροφυσικοί αντ' αυτού έχουν ψάξει στους ουρανούς για έμμεσα σημάδια σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Πολλές θεωρίες υποστηρίζουν ότι όταν ένα ζεύγος σωματιδίων συγκρούονται, θα πρέπει να εξαφανιστούν μεταξύ τους για να παραγάγουν παρατηρήσιμα συνηθισμένα σωματίδια. Για παράδειγμα, οι ερευνητές έχουν δει σημάδια μιας μυστηριώδους λάμψης στο κέντρο του γαλαξία μας, όπου η σκοτεινή ύλη θα έπρεπε να είναι πιο πυκνή. Αλλά συζητούν αν προέρχεται από σκοτεινή ύλη ή πιο πεζές πηγές, όπως αστέρια νετρονίων.
Τώρα, η Rebecca Leane, μια θεωρητική σωματιδιακή φυσική στο MIT, και ο Juri Smirnov, ένας φυσικός αστροσωματιδίων στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο (OSU), προτείνουν τη χρήση εξωπλανητών ως ανιχνευτών σκοτεινής ύλης. Τραβηγμένα από τη βαρύτητα, τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης μπορεί να εγκατασταθούν στους πυρήνες των πλανητών. Εκεί, μπορεί να εξολοθρεύσουν το ένα το άλλο για να παράγουν αρκετή θερμότητα για να αυξήσουν τις θερμοκρασίες των πλανητών, υπολογίζει η ομάδα σε ένα έγγραφο που δημοσιεύεται στο Physical Review Letters .
Άλλοι έχουν προτείνει ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να συγκεντρωθεί και να θερμάνει μαζικά σώματα, όπως τα αστέρια νετρονίων. Στην πραγματικότητα, μια μελέτη του 2007 χρησιμοποίησε δεδομένα από τη Γη για να αποκλείσει τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης πάνω από μια συγκεκριμένη μάζα. Αλλά οι εξωπλανήτες θα πρέπει να κάνουν εξαιρετικούς στόχους για τέτοιες αναζητήσεις για μερικούς λόγους, εξηγεί ο Leane, τώρα στο SLAC National Accelerator Laboratory. Πρώτον, μπορεί να είναι πολύ πιο μαζικοί από πλανήτες στο Ηλιακό μας Σύστημα, επομένως θα πρέπει να συλλέγουν περισσότερη σκοτεινή ύλη και να παγιδεύουν ελαφρύτερα σωματίδια σκοτεινής ύλης. Δεύτερον, είναι πολύ πιο πολλοί και πιο εύκολο να εντοπιστούν από τα αστέρια νετρονίων. Ο Γαλαξίας μας θα πρέπει να είναι γεμάτος με 300 δισεκατομμύρια εξωπλανήτες, εκτιμούν οι ερευνητές.
Ωστόσο, δεν θα το κάνει οποιοσδήποτε εξωπλανήτης. Για να αποκαλυφθεί η σχετικά μικρή θέρμανση από τη σκοτεινή ύλη, ένας πλανήτης πρέπει να έχει ψυχθεί από την πύρινη γέννησή του. Άρα πρέπει να είναι αρκετά δισεκατομμύρια ετών. Και πρέπει να περιφέρεται μακριά από τη θερμότητα του αστεριού του. "Δεν θέλετε να ψάξετε για ένα κερί σε μια δασική πυρκαγιά", λέει ο Smirnov. Οι ιδανικοί στόχοι θα ήταν αδίστακτοι πλανήτες που έχουν ξεφύγει από τα αστέρια τους ή αποτυχημένα αστέρια γνωστά ως καφέ νάνοι, και οι δύο μπορούν να εντοπιστούν από το πώς η βαρύτητα τους παραμορφώνει τις εικόνες πιο απομακρυσμένων αστεριών.
Οι εκμηδενίσεις της σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να αυξήσουν τη θερμοκρασία ενός πλανήτη 14 φορές μεγαλύτερης μάζας από τον Δία από 250 Κ σε 500 Κ ή περισσότερο, εκτιμούν οι ερευνητές. Θα πρέπει να συγκεντρωθεί περισσότερη σκοτεινή ύλη σε πλανήτες πιο κοντά στο κέντρο του γαλαξία, όπου η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης είναι η υψηλότερη. Έτσι, λέει ο Leane, οι αστρονόμοι μπορεί να αναζητήσουν την αύξηση της θερμοκρασίας των ψυχρότερων πλανητών όσο πιο κοντά βρίσκονται στο κέντρο. "Αν δούμε αυτήν την υπογραφή, θα ήταν ένα όπλο που καπνίζει για τη σκοτεινή ύλη."
Υπάρχουν κάποιες επιφυλάξεις. Ακόμα κι αν οι επιστήμονες εντοπίσουν την υπερθέρμανση, το σήμα δεν θα παρέχει μετρήσεις της μάζας των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης και άλλων ιδιοτήτων. Το σχέδιο υποθέτει επίσης ότι τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης δεν απαιτούν πολλά δισεκατομμύρια χρόνια για να εγκατασταθούν στους πλανήτες, σημειώνει ο Chris Kouvaris, ένας αστροσωματιδιακός φυσικός στο Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, ο οποίος έχει αναλύσει τη συσσώρευση της σκοτεινής ύλης σε πολύ πιο ογκώδες νετρόνιο. αστέρια. Αυτή είναι μια υπόθεση που πρέπει να ελεγχθεί, λέει.
Ωστόσο, λένε οι Leane και Smirnov, τα δεδομένα για μια τέτοια μελέτη πιθανότατα θα συλλεχθούν από διαστημικά τηλεσκόπια που ήδη αναπτύσσονται. Συγκεκριμένα, το διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace Roman της NASA (παλαιότερα γνωστό ως WFIRST), που είχε προγραμματιστεί για εκτόξευση το 2025, και το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, που έχει προγραμματιστεί να εκτοξευτεί αργότερα φέτος, θα αναζητήσουν τέτοιους πλανήτες. "Σίγουρα θα κυνηγάμε απατεώνες πλανήτες με το WFIRST", λέει ο Seager.
Η μελέτη εξωπλανήτη θα συμπληρώσει τις επίγειες έρευνες για σωματίδια σκοτεινής ύλης, λέει ο John Beacom, θεωρητικός αστροφυσικός στο OSU. Οι υπόγειοι ανιχνευτές μπορούν να ανιχνεύσουν σωματίδια σκοτεινής ύλης μόνο με μάζα μεγαλύτερη από αυτή ενός πρωτονίου, λέει, αλλά η αναζήτηση εξωπλανητών θα ήταν ευαίσθητη σε σωματίδια με μόλις το 1/1000 αυτής της μάζας, λέει. "Αυτό μας επιτρέπει να διερευνήσουμε τις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης με τρόπους που δεν μπορούμε να τις διερευνήσουμε στη Γη."
