暗黒物質が太陽系外の惑星の温度を上昇させている可能性があると、2 人の物理学者が予測しています。彼らによると、すでに作業中の宇宙望遠鏡はその効果を発見できるはずであり、科学者は天の川銀河内で神秘的な物質がどのように分布しているかを追跡できる可能性があります.
マサチューセッツ工科大学 (MIT) の惑星科学者であるサラ・シーガーは、「科学では、まったく新しいアイデアを得ることはめったにありません」と述べています。 「ですから、暗黒物質と系外惑星が重なり合うこの交差点を見るのは素晴らしいことだと思います。」
何十年もの間、天体物理学者は、ビー玉の中心にある色の渦をガラスが囲むのと同じように、目に見えない暗黒物質が各銀河を包み込んでいるに違いないと考えてきました。暗黒物質の重力は、高速自転銀河の星が宇宙に飛び出さない理由を説明するために必要です。
物理学者は、その物質はビッグバンから残ったある種の素粒子で構成されていると考えています。しかし、これまでのところ、暗黒物質のすべての証拠はその重力効果から得られており、暗黒物質粒子が浮遊し、他の方法で通常の物質と相互作用しているという調査は不足しています.
一部の天体物理学者は、暗黒物質粒子の間接的な兆候を求めて空を検索しました。多くの理論は、粒子のペアが衝突すると、互いに消滅して観測可能な通常の粒子を生成するはずであると仮定しています。たとえば、暗黒物質が最も密集しているはずの銀河の中心に、謎の輝きの兆候が見られました。しかし、彼らはそれが暗黒物質に由来するのか、それとも中性子星などのより平凡な源に由来するのかについて議論しています.
現在、MIT の理論素粒子物理学者である Rebecca Leane と、オハイオ州立大学 (OSU) の天体素粒子物理学者である Juri Smirnov は、暗黒物質検出器として系外惑星を使用することを提案しています。重力に引っ張られて、暗黒物質の粒子が惑星のコアに落ち着く可能性があります。そこでは、惑星の温度を上昇させるのに十分な熱を生成するために、それらは互いに消滅する可能性があると、チームはPhysical Review Lettersの印刷中の論文で計算しています .
暗黒物質が中性子星などの巨大な天体に集まり、それを温める可能性があることを示唆する研究者もいます。実際、2007 年の研究では、地球からのデータを使用して、特定の質量を超える暗黒物質粒子を除外しました。しかし、太陽系外惑星は、いくつかの理由から、そのような探索の優れたターゲットになるはずだと、現在 SLAC 国立加速器研究所にいる Leane は説明します。第一に、それらは太陽系の惑星よりもはるかに大きい可能性があるため、より多くの暗黒物質を収集し、より軽い暗黒物質の粒子を閉じ込める必要があります.第二に、それらは中性子星よりもはるかに数が多く、見つけやすいです。私たちの天の川銀河には、3,000 億個の太陽系外惑星があふれているはずだと、研究者たちは推定しています。
ただし、どの系外惑星でもできるわけではありません。暗黒物質による比較的小さな温暖化を明らかにするためには、惑星はその燃えるような誕生から冷却されたにちがいない。したがって、それは数十億歳である必要があります。そしてそれは、自身の星の熱から遠く離れたところを周回しなければなりません。 「森林火災でろうそくを探したくないでしょう」とスミルノフは言います。理想的なターゲットは、恒星から逃れたはぐれた惑星、または褐色矮星として知られる失敗した恒星であり、どちらも重力がより遠くの恒星の画像をどのようにゆがめるかによって発見できます。
暗黒物質の消滅により、木星の 14 倍の質量を持つ惑星の温度が 250 K から 500 K 以上に上昇する可能性があると、研究者は推定しています。暗黒物質の密度が最も高い銀河の中心に近い惑星には、より多くの暗黒物質が集まるはずです。そのため、天文学者は最も寒い惑星の温度が中心に近づくほど上昇する可能性があると Leane は言います。 「この痕跡が見られたら、それは暗黒物質の発端となるでしょう。」
いくつかの注意事項があります。科学者が温暖化を発見したとしても、その信号から暗黒物質の粒子の質量やその他の特性を測定することはできません。このスキームはまた、暗黒物質粒子が惑星に定着するのに何十億年も必要としないことを前提としていると、アテネ国立工科大学の天体素粒子物理学者である Chris Kouvaris は指摘している。出演者。それはチェックする必要がある仮定です、と彼は言います.
それにもかかわらず、リーンとスミルノフは、そのような研究のためのデータは、すでに開発されている宇宙望遠鏡によって収集される可能性が最も高いと述べています.特に、2025 年に打ち上げが予定されている NASA のナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡 (以前は WFIRST として知られていた) と、今年後半に打ち上げが予定されているジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡は、そのような惑星を探します。 「私たちは間違いなく、WFIRST で不正な惑星を探します」と Seager 氏は言います。
OSUの理論天体物理学者であるジョン・ビーコムは、系外惑星の研究は暗黒物質粒子の地上探索を補完するだろうと述べています。地下の検出器は、陽子よりも大きな質量を持つ暗黒物質の粒子のみを感知できると彼は言いますが、太陽系外惑星の探索は、その質量の 1/1000 ほどの小さな粒子に敏感になるでしょう、と彼は言います。 「これにより、地球上では調べることができない方法で暗黒物質の特性を調べることができます。」
