Postoji mnogo različitih teoretskih kandidata za to što bi tamna tvar mogla biti, a mnogi od tih kandidata imaju svojstva koja bi se mogla detektirati na različite načine. Jedna ideja je da je tamna tvar samouništavajuća. Kada se dvije čestice tamne tvari sudare, one se unište, proizvodeći mali izboj topline ili svjetla, ili oboje.
Negdje tamo, u beskonačnom Svemiru, skriva se ogromna količina materije koju još nismo uspjeli pronaći. Nije riječ o maloj količini. Otprilike 70 do 80 posto sveukupne mase u Svemiru smatra se misterioznom materijom poznatom kao tamna tvar. Normalna materija, koja uključuje sve zvijezde, planete, crne rupe, prašinu, plin, mjeseca i ljude, čini manjinu. Pa gdje je sva ta tamna tvar? To još ne znamo. No, kako prenosi Science Alert, postoje načini na koje bismo je mogli detektirati, a jedan od njih je upravo ovdje, u Sunčevom sustavu. Na noćnoj strani Jupitera, infracrvena svjetlost visoko u atmosferi mogla bi biti rezultat interakcije s ovom tajanstvenom materijom. Tamo se mogu pronaći nabijeni vodikovi ioni zvani trihidrogenovi kationi (H3+). I dok nekoliko kozmičkih procesa može proizvesti H3+ u Jupiterovoj atmosferi, interakcija s tamnom tvari mogla bi proizvesti višak izvan očekivanih količina.
“Tamna tvar može proizvesti dodatni izvor H3+ u planetarnim atmosferama,” objašnjavaju fizičari Carlos Blanco sa Sveučilišta Princeton i Sveučilišta Stockholm, te Rebecca Leane iz Nacionalnog akceleratorskog laboratorija Stanford (SLAC) i Sveučilišta Stanford. “To se događa kada se tamna tvar raspršuje, zarobljava planetarnom gravitacijom i potom anihilira, proizvodeći ionizirajuće zračenje.”
Iako ne možemo izravno detektirati tamnu tvar, te iako se čini da ne interagira s normalnom materijom na načine koje možemo neizravno otkriti, postoji jedan način na koji se manifestira. Objekti u Svemiru čini se da se kreću kao da su pod utjecajem mnogo veće gravitacije nego što je ona koju proizvodi normalna materija. Kad oduzmemo doprinos normalne materije, preostala gravitacija pripisuje se tamnoj tvari. Tako znamo da nešto postoji i možemo izmjeriti koliko toga ima. Postoji mnogo različitih teoretskih kandidata za to što bi tamna tvar mogla biti, a mnogi od tih kandidata imaju svojstva koja bi se mogla detektirati na različite načine. Jedna ideja je da je tamna tvar samouništavajuća. Kada se dvije čestice tamne tvari sudare, one se unište, proizvodeći mali izboj topline ili svjetla, ili oboje.
Zarobljene čestice tamne tvari
Blanco i Leane predlažu da bi se ova anihilacija mogla dogoditi visoko u atmosferama planeta, u sloju poznatom kao ionosfera. Čestice tamne tvari zarobljene su gravitacijom planeta i uvlače se u ionosferu gdje rizikuju međusobno uništenje. Jupiter bi bio najbolje mjesto za traženje ovog procesa, razmišljaju istraživači.
Jupiter je najveće tijelo u Sunčevom sustavu, osim Sunca, s relativno hladnom jezgrom, što ga čini idealnim za privlačenje tamne tvari. Prije više od dva desetljeća, kada je sonda Cassini proletjela pored Jupitera, bila je opremljena instrumentom nazvanim Vizualni i infracrveni mapirajući spektrometar (VIMS). Taj instrument mogao je detektirati tragove hipotetizirane anihilacije tamne tvari. Ne bismo očekivali da ćemo vidjeti izravan izboj zračenja iz anihilacije, već njezin učinak. Ovo zračenje može biti ionizirajuće, što znači da izbacuje elektrone iz atoma u ionosferi. To stvara pozitivno nabijene H3+ ione, čiji je infracrveni sjaj VIMS mogao detektirati.
Problem je što postoji mnogo ionizirajućih procesa u Sunčevom sustavu. Sunčevo zračenje može biti ionizirajuće, a Jupiter ima velike, moćne aurore na svojim polovima koje također proizvode H3+. Zbog toga su Blanco i Leane proučavali mjerenja iz ekvatorijalne regije Jupitera noću, tri sata prije i poslije ponoći, gdje su utjecaji aurora minimalni i nema sunčeve svjetlosti koja bi mogla ometati ionosferu. Iako nisu detektirali višak H3+, rezultati su omogućili istraživačima da postave ograničenja na ponašanje ove vrste tamne tvari, pružajući ključne informacije za detekciju tamne tvari na drugim planetima izvan Sunčevog sustava.
“Prvi put smo pokazali da tamna tvar može proizvesti ionizirajuće zračenje u planetarnim atmosferama, što se može detektirati kroz višak atmosferskih trihidrogenovih kationa,” pišu Blanco i Leane. “Ionizacija atmosfere tamnom tvari može se otkriti na egzoplanetima koristeći buduća visokoprecizna mjerenja planetarnih spektra.” Istraživanje je objavljeno u časopisu Physical Review Letters.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
