Новая научная работа утверждает, что сигналы с планеты-гиганта могут быть доказательством существования неуловимой субстанции.
Всё, что нас окружает – животные, планеты, звезды – составляет лишь малую часть материи во Вселенной. Ученые считают, что пять шестых всей материи приходится на невидимую субстанцию, известную как темная материя. Мы не знаем, что это такое, потому что она не взаимодействует со светом, а только с гравитацией и слабым ядерным взаимодействием.
Эта сила отвечает за распад ядер, и в случае с темной материей она может привести к аннигиляции. Предполагается, что этот процесс высвобождает ионизирующее излучение: свет, способный выбивать электроны из молекул. И вот тут-то в игру вступает Юпитер как детектор темной материи.
Один из самых распространенных ионов во Вселенной – это катион триводорода (H3+). Это молекула, состоящая из трех атомов водорода, потерявших один электрон. Теперь представьте, что у вас есть огромный резервуар водорода, достаточно массивный, чтобы взаимодействовать с неуловимой темной материей: теоретически можно измерить количество катионов триводорода и определить свойства темной материи.
“Мы предполагаем, что темная материя может быть дополнительным источником H3+ в атмосферах планет”, – пишут авторы исследования. – “Это произойдет, если темная материя будет рассеиваться, захватываться планетами и аннигилировать, производя ионизирующее излучение”.
Ученые Карлос Бланко из Принстонского и Стокгольмского университетов и Ребекка Лин из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета изучили данные, собранные миссией “Кассини” во время пролета мимо ночной стороны Юпитера в 2000 году. Было проанализировано шесть часов наблюдений, по три часа по обе стороны от полуночи на планете.
У Юпитера много водорода. Это очень массивная планета, второй по тяжести объект в Солнечной системе. Исследователи сосредоточились на ночной стороне, скрытой от Солнца, поскольку солнечный свет также может создавать ионы H3+.
Команда обнаружила сигнал: в атмосфере ночной стороны Юпитера присутствует определенное количество H3+. Это не обязательно означает, что сигнал вызван именно темной материей – могут быть и другие источники. Однако полученные данные позволяют ограничить некоторые свойства этой загадочной субстанции.
Исследователи считают, что будущие наблюдения могут быть еще более информативными. Миссия Европейского космического агентства JUICE, которая достигнет Юпитера в 2030-х годах, сможет провести более чувствительные измерения. Возможно, удастся обнаружить сигнал и от более массивных планет, расположенных ближе к центру Млечного Пути, где концентрация темной материи выше.
Таким образом, ночная сторона Юпитера может стать настоящим окном в мир темной материи, открывая перед нами новые горизонты в понимании Вселенной.
Статья, обсуждающая результат, опубликована в журнале Physical Review Letters.
Читайте также: Темная материя: новый детектор отправится на охоту за “сверхлегкими” частицами
