Brug af exoplaneter som detektorer for mørkt stof

I den fortsatte søgen efter mørkt stof i vores univers, forskere mener, at de har fundet en unik og kraftfuld detektor:exoplaneter.

I et nyt papir, to astrofysikere foreslår, at mørkt stof kunne detekteres ved at måle den effekt, det har på temperaturen af ​​exoplaneter, som er planeter uden for vores solsystem.

Dette kan give ny indsigt i mørkt stof, det mystiske stof, der ikke kan observeres direkte, men som udgør omkring 80 % af universets masse.

"Vi mener, at der burde være omkring 300 milliarder eksoplaneter, der venter på at blive opdaget, " sagde Juri Smirnov, en stipendiat ved Ohio State University's Center for Kosmologi og Astropartikelfysik.

"Selv at finde og studere et lille antal af dem kunne give os en masse information om mørkt stof, som vi ikke kender nu."

Smirnov var medforfatter til avisen sammen med Rebecca Leane, en postdoc-forsker ved SLAC National Accelerator Laboratory ved Stanford University. Det blev offentliggjort i dag (22. april, 2021) i journalen Fysisk gennemgangsbreve .

Smirnov sagde, at når tyngdekraften af ​​exoplaneter fanger mørkt stof, det mørke stof bevæger sig til planetkernen, hvor det "tilintetgør" og frigiver sin energi som varme. Jo mere mørkt stof, der fanges, jo mere skal det varme exoplaneten op.

Denne opvarmning kunne måles med NASAs James Webb Space Telescope, et infrarødt teleskop, der efter planen skal opsendes i oktober, der vil være i stand til at måle temperaturen på fjerne exoplaneter.

"Hvis exoplaneter har denne unormale opvarmning forbundet med mørkt stof, vi burde kunne hente det, "Sagde Smirnov.

Exoplaneter kan være særligt nyttige til at detektere lyst mørkt stof, Smirnov sagde, som er mørkt stof med en lavere masse. Forskere har endnu ikke undersøgt lyst mørkt stof ved direkte påvisning eller andre eksperimenter.

Forskere mener, at tætheden af ​​mørkt stof stiger mod midten af ​​vores Mælkevejsgalakse. Hvis det er sandt, forskere burde finde ud af, at jo tættere planeterne er på det galaktiske centrum, jo mere deres temperaturer skal stige.

"Hvis vi ville finde sådan noget, det ville være fantastisk. Klart, vi ville have fundet mørkt stof, " sagde Smirnov.

Smirnov og Leane foreslår en type søgning, der ville involvere at se tæt på Jorden på gasgiganter - såkaldte "Super Jupiters" - og brune dværge efter bevis på opvarmning forårsaget af mørkt stof. En fordel ved at bruge planeter som denne som detektorer for mørkt stof er, at de ikke har kernefusion, som stjerner gør, så der er mindre "baggrundsvarme", der ville gøre det svært at finde et mørkt stof-signal.

Ud over denne lokale søgning, forskerne foreslår en søgning efter fjerne skurkagtige eksoplaneter, der ikke længere kredser om en stjerne. Manglen på stråling fra en stjerne ville igen skære ned på interferens, der kunne skjule et signal fra mørkt stof.

En af de bedste dele ved at bruge exoplaneter som detektorer i mørkt stof er, at det ikke kræver nye typer instrumenter, såsom teleskoper, eller søgninger, der ikke allerede udføres, sagde Smirnov.

Fra nu af, forskere har identificeret mere end 4, 300 bekræftede exoplaneter og yderligere 5, 695 kandidater er i øjeblikket under undersøgelse. Gaia, et rumobservatorium for European Space Agency, forventes at identificere titusindvis flere potentielle kandidater i de næste par år.

"Med så mange eksoplaneter, der bliver undersøgt, vi vil have en fantastisk mulighed for at lære mere end nogensinde før om mørkt stof, " sagde Smirnov.