Szukając ciemnej materii, powinniśmy patrzeć na największe planety. Wkrótce będziemy mieli instrument do tego
Wszystko wskazuje na to, że ciemnej materii we wszechświecie jest nawet sześć razy więcej niż „zwykłej” materii. Niestety jak na razie naukowcom nie udało się złapać choćby jednej cząstki ciemnej materii. Jest jednak pomysł na to, jak zmienić ten stan rzeczy.
O istnieniu ciemnej materii wiemy tylko i wyłącznie dzięki temu, że od lat obserwujemy jej wpływ grawitacyjny na gwiazdy i galaktyki. Obecne teoretyczne modele ciemnej materii zakładają, że jeżeli ciemna materia składa się z cząstek, to od czasu do czasu musi dochodzić do zderzeń dwóch cząstek ciemnej materii, lub zderzeń ciemnej materii z materią barionową. W takich zderzeniach może dochodzić do wzajemnej anihilacji cząstek. W takim zderzeniu może dochodzić do powstawania ciepła.
Jeżeli faktycznie tak jest, cząstki ciemnej materii muszą także uderzać w potężne gazowe olbrzymy, planety kilku- czy kilkunastokrotnie większe od Jowisza. Przelatując przez taką planetę, cząstki ciemnej materii mogłyby tracić energię i gromadzić się w samym jądrze planety. Gdyby z czasem zbierało się tam ich więcej, częściej dochodziłoby do zderzeń między nimi, a tym samym do wytwarzania ciepła w procesie anihilacji.
Poszukajmy zatem tego ciepła
Naukowcy z Ohio State University proponują zatem, aby poszukać takiego „nadmiarowego” ciepła we wnętrzach potężnych gazowych egzoplanet. Skąd będzie wiadomo, że takie ciepło pochodzi ze zderzeń cząstek ciemnej materii?
Faktycznie, w przypadku gazowych olbrzymów krążących wokół swoich gwiazd, byłoby to nie do wykonania. Dlatego też astronomowie proponują, aby skupić się na samotnych planetach, które wskutek interakcji grawitacyjnych z innymi planetami zostały wyrzucone ze swoich układów planetarnych i samotnie przemierzają przestrzeń kosmiczną już od dawna. Jeżeli taka chłodna, ciemna planeta znajdująca się daleko od jakiejkolwiek gwiazdy miałaby wciąż w sobie nadmiar ciepła, mogłoby ono pochodzić od ciemnej materii.
To wciąż jednak za słaby dowód na potwierdzenie teorii
Badania odległych galaktyk wskazują wyraźnie, że ciemna materia najczęściej gromadzi się w centrach galaktyk. Można zatem za pomocą jakiegoś instrumentu wykonać przegląd takich samotnych gazowych olbrzymów w naszym bezpośrednim otoczeniu, a także tych znajdujących się dalej w kierunku centrum naszej galaktyki. Gdyby dane z takiego przeglądu wykazały, że „nadmiarowe ciepło” we wnętrzach planet częściej występuje bliżej centrum galaktyki niż w rejonach dalszych, to według badaczy byłby to bardzo silny sygnał wskazujący na to, że odpowiada za nie właśnie ciemna materia.
To co z tym instrumentem?
Tu nie powinno być zaskoczenia. Już wkrótce, po latach opóźnień, w przestrzeni kosmicznej ma znaleźć się Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który będzie obserwował wszechświat w podczerwieni. Jest to zatem wprost idealny teleskop do poszukiwania ciepła we wnętrzach gazowych egzoplanet. Skoro i tak będzie poszukiwał planet pozasłonecznych, to z czasem zbierze odpowiedni katalog danych o planetach w Drodze Mlecznej. Jeżeli zaproponowany przez badaczy proces faktycznie zachodzi w przestrzeni kosmicznej, to powinniśmy o tym wiedzieć już za 4-5 lat. Wystarczy poczekać. Jak zawsze.
