Дали Юпитер е ключ към намирането на тъмна материя?

Част от планета в тен и румени цветове с вихрови ленти.

TheЮнонакосмически кораб е заснел това изображение на Юпитер по време на 31 -вото прелитане на гигантската планета на 30 декември 2020 г. Бурята, известна като Голямото червено петно, се вижда на хоризонта, почти се завърта извън полезрението, когато Юнона избяга от Юпитер на 30 мили ( 48 км) в секунда. Гражданският учен Таня Олексуик създаде това изображение с подобрен цвят, използвайки данни от камерата на JunoCam. ВижтеГалерия с изображения на Джуно. Изображение чрез НАСА.


Двама астрофизициказахна 5 април 2021 г., че Юпитер може да служи като идеален детектор в търсенетотъмна материя, неуловимото и мистериозно вещество, за което се смята, че съставлява значителна част от нашата вселена. Станфордския университетРебека Лийни Стокхолмския университетТим Линденпусна чернова версия на aнова хартияна arXiv, описвайки как това може да работи. Тези учени изброяват две причини, поради които най -голямата планета на нашата Слънчева система може да бъде изгодно място за търсене на тъмна материя: нейният размер и температурата. Леан обясни:

Тъй като Юпитер има голяма повърхност в сравнение с други планети на Слънчевата система, той може да улови повече тъмна материя ... Тогава може би се чудите защо просто не използвате още по -голямото (и много близо до) слънце. Е, второто предимство е, че тъй като Юпитер има по -хладно ядро ​​от слънцето ... Това отчасти може да спре по -светлата тъмна материя да се изпари от Юпитер, която би се изпарила от слънцето.


Леан и Линден анализираха 12 -годишни данни отТелескоп Ферми-космическа обсерватория, която вижда Вселената във висока енергиягама лъчи- в това, което наричат:

... първият специализиран анализ на гама-лъчи на Юпитер.

Те не намериха надеждни доказателства за емисиите на гама-лъчи от Юпитер, които биха предположили тъмна материя, но казаха, че Юпитер може да бъде мишена за бъдещи търсения на гама-лъчи.

Тъмна материяе неуловимо вещество - откриваемо чрез гравитационното си влияние върху обекти в космоса - т.нартъмнозащото всъщност никой никога не го е правилвидяновсякакви. Никой не знае каква тъмна материяе. Според популяренкосмологиченмодел, наречен Lambda Cold Dark Matter Model (известен още катоМодел Lambda-CDMили понякога само стандартния модел), обикновенатоми- градивните елементи на собствените ни тела и всичко, което виждаме около нас - съставляват само около 5% от Вселената. Помислете за това! Само 5%. Останалата част от Вселената се състои оттъмноенергия(68%) и тъмната материя (27%), според тази популярна теория.




Така че тъмната материя е много загадъчна. Възможно е това да е неидентифицирана субатомна частица, която взаимодейства по различни начини, отколкото учените са свикнали.

Как Юпитер би бил източник на тъмна материя? Ребека Лийн и Тим Линден посочиха, че тъмната материя трябва да бъде изтеглена в гравитационните кладенци на големи обекти, като нашето слънце и най -големите му планети. Тези учени казаха, че в крайна сметка в тъмната материя ще се натрупа достатъчно звезда или планета, че частиците от тъмната материя ще се натъкнат една на друга, причинявайкиунищоженияот частици тъмна материя. Гама лъчите биха били показателен знак за унищожаването. И макар да не виждаме тъмната материя, ниемогавижте гама лъчи, благодарение на обсерватории като телескопа Ферми.

Телескопът Fermi, стартиран през 2008 г., търси гама -лъчение във Вселената, от тук в нашата Слънчева система до най -отдалечените части на космоса. Ферми изследва черни дупки, свръхнови и, да, Юпитер, където е натрупал 12 години данни, които учените извличат за доказателства за гама лъчи, които биха могли да сигнализират за унищожаването на тъмната материя.

Жена с права тъмна коса и син цвят на върха пред дъската с научна формула.

Ребека Лийн от Станфордския университет се нарича „физик на астрочастиците“. Основният й изследователски фокус е разкриването на природата на тъмната материя. Изображение чрезРебека Лийн.


Млад мъж в обикновен черен пуловер, надничащ напрегнато в компютъра си.

Тим Линден от Стокхолмския университет се фокусира върху търсенето на косвени сигнали от унищожаването на тъмната материя във Вселената. Изображение чрезТим Линден.

Докато Леан и Линден все още не са открили тъмна материя от Юпитер, те откриха интригуващ излишък от гама лъчи при ниски енергийни нива на газовия гигант. Те казаха, че се надяват да изучават Юпитер с по -нови, по -мощни телескопи, които все още са на етап концепция. Тези нови телескопи ще се представят по -добре в долния край на обучението си, където Ферми се бори.

Лийн смята, че техният метод за търсене на тъмна материя може да бъде екстраполиран на екзопланети и кафяви джуджета. Бъдещите проучвания биха насочили тези обекти, които са по -близо до центъра на галактиката, където учените смятат, че има повече тъмна материя. Учените смятат, че тези обекти ще изглеждат по -горещи в инфрачервените лъчи, отколкото планетите и звездите по -далеч, поради по -честото унищожаване на тъмната материя в техните ядра. Те се надяват, че космическият телескоп Джеймс Уеб, който е планиран да стартира по -късно тази година, може да осигури инфрачервено изследване, за да потвърди теорията им.

По този начин, въпреки неясната природа на тъмната материя, възможността за бъдещи открития изглежда малко по -ярка сега.


Диаграма с 2 зацапани сини кръга и 2 зелени квадратчета, един с петна.

Горе вляво показва броя на гама-лъчите в 45-градусова област около Юпитер. Горе вдясно показва същата част от небето, когато Юпитер не е там (фонът). Долу вляво показва броя на гама-лъчите, останали, когато фонът се извади. Долу вдясно показва размера и позицията на Юпитер от телескопа Ферми. Ако имаше излишък от гама-лъчи, долната лява карта трябваше да светне на позицията на Юпитер. При тези енергийни нива това не се случи, макар и при по -ниски енергийни нива, което предизвика необходимостта от по -нататъшно наблюдение с нови телескопи. Изображение чрез Ребека Лийн и Тим Линден/arXiv.

В крайна сметка: Големият размер и хладното ядро ​​на Юпитер го правят отлична мишена в търсенето на тъмна материя. Екип от учени анализира данните от гама-лъчите от телескопа Ферми, търсейки признаци на неуловимото вещество.

Източник: Първи анализ на Юпитер в гама лъчи и ново търсене на тъмна материя

Чрез Phys.org