Egzoplanety detektorami ciemnej materii?
Astrofizycy uważają, że znaleźli potężne i unikatowe narzędzie do wykrywania ciemnej materii – egzoplanety. W opublikowanym przez siebie artykule naukowcy stwierdzają, że obecność ciemnej materii można wykryć, mierząc jej wpływ na temperaturę egzoplanet.
Sądzimy, że istnieje 300 miliardów egzoplanet. Jeśli odkryjemy i przebadamy niewielki odsetek z nich, to zyskamy olbrzymią ilość informacji na temat ciemnej materii, stwierdził Juri Smironv z Ohio State University. Smirnov i Rebecca Lane ze SLAC National Accelerator Laboratory są autorami artykułu opublikowanego w Physical Review Letters.
Uczony dodaje, że gdy ciemna materia zostaje przechwycona przez grawitację egzoplanet, jest wciągana do jądra planety, gdzie dochodzi do jej anihilacji, co wiąże się z uwolnieniem ciepła. Im więcej ciemnej materii, tym więcej ciepła jest w ten sposób emitowane. Ciepło to może zaś zostać zarejestrowane przez Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (James Webb Space Telescope – JWST), który ma zostać wystrzelony w październiku bieżącego roku. Jeśli egzoplanety będą wydzielały nadmiarowe ciepło związane z obecnością ciemnej materii, powinniśmy być w stanie to zauważyć, dodaje Smirnov.
Zdaniem uczonych planety spoza Układu Słonecznego mogą być szczególnie pomocne w wykrywaniu lżejszej ciemnej materii, tej o niższej masie. Dotychczas nie prowadzono poszukiwań ciemnej materii w takich zakresach masy.
Naukowcy uważają, że gęstość ciemnej materii rośnie w kierunku centrum Drogi Mlecznej. Jeśli to prawda, to powinniśmy zauważyć, że planety bliżej centrum galaktyki rozgrzewają się bardziej niż te na jej obrzeżach. Jeśli byśmy coś takiego zarejestrowali byłoby to niesamowite odkrycie. Wskazywałoby, że znaleźliśmy ciemną materię, mówi Smirnov.
Smirnov i Lane proponują, by przyjrzeć się „gorącym Jowiszom” oraz brązowym karłom. To w tych obiektach najłatwiej będzie zauważyć nadmiarowe ciepło spowodowane obecnością ciemnej materii. Uczeni uważają też, że warto poszukać i badać swobodne planety, takie, które nie orbitują wokół gwiazd. W ich przypadku nadmiarowe ciepło powinno być jeszcze bardziej oczywistym sygnałem obecności ciemnej materii, gdyż nie dociera do nich energia z gwiazd macierzystych.
Olbrzymią zaletą wykorzystania egzoplanet jako wykrywaczy ciemnej materii jest fakt, że nie potrzeba do tego nowych rodzajów urządzeń lub technologii czy przeprowadzania takich badań, jakich dotychczas nie wykonywano.
Obecnie znamy ponad 4300 egzoplanet i niemal 6000 kandydatów na planety. W ciągu najbliższych lat misja Gaia, wysłana przez Europejską Agencję Kosmiczną, powinna wykryć dziesiątki tysięcy kolejnych egzoplanet. Będziemy więc mieli olbrzymią liczbę obiektów, które można badać w poszukiwaniu ciemnej materii.
Komentarze (5)
thikim, 1 maja 2021, 16:02
Trzeba odwagi w nauce ale tu tej odwagi było zdecydowanie za dużo...
"Anihilacja ciemnej materii w środku egzoplanet."
Co gorsza napisano że "astrofizycy uważają".
Mamy problem z ciemną materią ponieważ ona jeśli istnieje to oddziałuje głównie grawitacyjnie. Jakby ona gdzieś anihilowała to by problemu nie było.
Qion, 2 maja 2021, 11:17
Hipoteza o anihilacji ciemnej materii wewnątrz masywnych struktur jak gwiady, a ostatnio duże egzoplanety ma już kilka lat:
Dark Matter Annihilation in the Universe
Wszystkie gwiazdy zbudowane z materii barionowej funkcjonują dzięki fuzji jądrowej. Gwiazdy znajdują się w stanie równowagi pomiędzy siłami grawitacyjnymi powodującymi zapadanie się i ogromnymi ciśnieniami, które uniemożliwiają kolaps.
W przypadku gwiazd zbudowanych z ciemnej materii zwanych dalej ciemnymi gwiazdami sytuacja jest nieco inna.
https://www.discovermagazine.com/the-sciences/the-early-universe-may-have-been-filled-with-dark-matter-stars
Proponuje się, że ciemne gwiazdy byłyby w większości zbudowane z tego samego materiału co zwykłe gwiazdy, czyli z wodoru i helu. Jednakże w związku z tym, że te hipotetyczne ciemne gwiazdy powstały we wczesnym Wszechświecie gdy kosmos był znacznie gęstszy, zawierają prawdopodobnie również niewielką, ale znaczną ilość ciemnej materii w postaci słabo oddziałujących masywnych cząstek (WIMP), czyli postulowanych cząstek ciemnej materii. Uważa się, że tak jak w przypadku zwykłej materii WIMPy także posiadają odpowiedniki w formie antymaterii, które mogą anihilować ze sobą wytwarzając czystą energię. Wewnątrz ciemnej gwiazdy te niezwykle potężne anihilacje WIMP mogły zapewnić wystarczające ciśnienie, aby zapobiec zapadnięciu się gwiazdy bez potrzeby energii fuzji jądrowej.
Wimpy stanowią prawdopodobnie tylko około 0,1% masy ciemnej gwiazdy, ale to wystarczy do podtrzymania procesu funkcjonowania ciemnej gwiazdy przez miliony, a nawet miliardy lat.
thikim, 3 maja 2021, 17:01
Wybacz ale ten koncept jest bez sensu.
Anihilacja wymaga innego odziaływania niż grawitacyjne - tak po prostu. I to nawet nie jednego ale tu w grę wchodzą różne niegrawitacyjne oddziaływania (co najmniej EM i silne).
Gdyby DM miała te inne oddziaływania to zapewne byśmy już dawno świętowali jej odkrycie.
Dalej nawet te pomysły że jest sobie gwiazda zwykła ale ciemna bo zawiera 0,1 % WIMPÓW też jest bezsensowny.
Przy 0,1 % wkładzie masy to znaczy że jest wielkie święto jak jakiś WIMP napotyka antyWIMPA i takie coś nie miałoby najmiejszego wpływu na zachowanie gwiazdy jako całości. Pamiętaj że ten 0,1% ma zgodnie z założeniami DM słabo oddziaływać. Więc sytuacja jest taka że mamy mało czegoś co bardzo słabo oddziałuje = wpływ zerowy na cokolwiek.
DM nie tylko musi oddziaływać słabo z materią ale musi także słabo oddziaływać ze sobą. Takie są główne założenia DM żeby to miało jakikolwiek sens zgodny z obserwacjami.
Dalej jedziemy: jest sobie taki WIMP - o masie 10 albo i 1000 mas protonów.
To znaczy że jeśli masowo jest go 0,1% to ilościowo jest 1 WIMP na 10 000 protonów albo i na 1 000 000 protonów.
I lata sobie taki WIMP szukając tego jednego na 2 000 000 protonów - antyWIMPA
Z którym ma zerową szansę anihilować. I to ma zmieniać sytuację w całej gwieździe albo i planecie
Brawo
Qion, 3 maja 2021, 20:29
Nie należy czynić analogii między anihilacją zwykłej i niebarionowej materii
. Być może anihilacja ciemnej materii zachodzi tylko w sytuacji zbliżenia się jej cząstek i antycząstek na odległość krytyczną. Warunki takie mogą umożliwiać ogromne ciśnienia wewnątrz gwiazd i masywnych planet. Jest to tylko hipoteza i nie została jeszcze odrzucona ani definitywnie potwierdzona 
.
thikim, 18 maja 2021, 21:18
Nie. To nie jest hipoteza. To jest pomysł - i to jest ok. Każdy pomysł jest ważny gdy wkraczamy w niewiadome.
Ale żeby to była hipoteza to musi być lepsza niż 99,9% innych pomysłów.