Povežite se s nama

Pretražite Kozmos

Astronomija

U našoj težnji za razumijevanjem tamne tvari Jupiter bi mogao imati odgovor

Dva masivna kamena na Jupiteru slikana iz svemirske letjelice Juno. Izvor: NASA / Galerija slika Juno

Jupiterovo gama zračenje može biti odgovor na jednu od najvećih misterija Svemira.

Fizičari su prvi put analizirali gama zračenje Jupitera u potrazi za tragovima uništenja tamne tvari. Prema znanstvenicima, plinski divovi, dok se kreću kroz galaktički vijenac, mogu zahvaćati i akumulirati čestice tamne tvari zbog svoje velike mase i niske temperature.

Tijekom analize istraživači su proučavali podatke prikupljene tijekom 12 godina rada gama teleskopa Fermi, ali u njima nisu pronašli uvjerljive dokaze o višku gama kvanta čiji bi izvor mogla biti tamna tvar.

Međutim, na donjem kraju raspona osjetljivosti teleskopa, fizičari su uspjeli registrirati vrhunac Jupiterovog intenziteta gama zračenja, što zahtijeva dodatnu analizu uz pomoć nove generacije teleskopa.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Fizičari su već dugo angažirani u potrazi za viškom materije nepoznatog porijekla, što neizravno znamo iz nekoliko promatranih pojava. Dakle, postojanje takvog oblika materije koji ne sudjeluje izravno u elektromagnetskoj interakciji, ali istodobno čini 85 posto mase materije u Svemiru.

Nadalje, to bi objasnilo neobično visoku brzinu rotacije vanjskih područja galaksija, učinke gravitacijskog lećenja, pa čak i značajke u nehomogenostima reliktnog zračenja.

Taj je hipotetički oblik materije dobio naziv tamna tvar, ali još ga nije bilo moguće izravno otkriti, usprkos obilju pokusa.

Shematski prikaz uništenja tamne tvari u središtu Jupitera stvaranjem srednjih dugovječnih čestica i njihovim raspadanjem u gama kvante. Izvor: Rebecca Leane i Tim Linden / arxiv.org, 2021

Pokušavaju se otkriti tamne tvari u različitim razmjerima proučavanih objekata s najrazličitijim mehanizmima njihove interakcije s običnom materijom. Dakle, tragovi tamnih bozona srednje mase traže se u energetskim spektrima atoma, postojanje najlakših čestica tamne tvari ograničeno je u eksperimentima s atomskim satovima, a jako teške tamne čestice mogle bi se otkriti pomoću velikog broja stvarnih njihala.

Međutim, svi ovi eksperimenti sugeriraju da će se tamna tvar osjetiti interakcijom s detektorom na Zemlji. Ali postoji i drugi pristup: možete otkriti i proučavati tamnu materiju promatrajući njene prirodne nakupine pored masivnih objekata kojima bi bila privučena zbog gravitacijske interakcije.

Uključujući ovo, fizičari registriraju astrofizičke neutrine, koji mogu nastati u kompaktnim satelitskim galaksijama tijekom uništavanja tamne tvari.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Može li se Jupiter koristiti kao detektor tamne tvari?

Rebecca Leane sa Sveučilišta Stanford i Tim Linden sa Sveučilišta u Stockholmu zauzeli su sličan pristup pri pretraživanju tamne materije. Fizičari su sugerirali da je objekt koji privlači i nakuplja velike količine tamne tvari možda Jupiter i da se on može koristiti za izravno traženje tragova postojanja ovog oblika materije.

Tri faktora govore u prilog ovome: Jupiter je istodobno težak, hladan i smješten blizu Zemlje. Velika masa omogućuje privlačenje tamne tvari, relativno niska temperatura (na primjer, u usporedbi sa Suncem) znači da čestice tamne tvari neće prenijeti puno kinetičke energije, što znači da će se velike količine zadržati oko Jupitera.

Konačno, blizina Zemlje omogućuje registriranje većeg toka gama kvanta, koji se, prema utvrđenom mišljenju fizičara, mogu pojaviti tijekom raspadanja dugovječnih čestica nastalih tijekom uništenja tamne tvari.

Tamna tvar možda dolazi od iskonskih crnih rupa

Intermedijarne čestice čine takav pristup registriranja tamne tvari mogućim: potonji se moraju akumulirati u središtu Jupitera i te čestice mogu odbaciti svoje guste slojeve i propadati izvan njega, dok same gama kvante ne bi mogle izaći iz središta planete.

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Podaci o gama zrakama u energetskom rasponu od 1 do 3 GeV u blizini Jupitera. Gore lijevo – uključujući Jupiter, gore desno – pozadina, dolje lijevo – razlika između podataka i pozadine, dolje desno – Jupiter unutar razlučivosti Fermijevog teleskopa. Izvor: Rebecca Leane i Tim Linden / arxiv.org, 2021

Tijekom analize znanstvenici su proučavali podatke prikupljene Fermijevim gama-teleskopom tijekom 12 godina promatranja.

Da bi utvrdili Jupiterov doprinos gama zračenju zabilježenom teleskopom, fizičari su promatrali presjek neba u blizini 45 stupnjeva od samog planeta, a kao pozadinu uzimali su prosječne podatke za vrijeme kada je plinski div bio izvan ovog područja neba.

Istraživači su procijenili koliko gama kvanta određene energije stiže u teleskop izravno s Jupitera prema razlici između pozadine i promatranja. Kao rezultat toga, za veći dio energetskog područja znanstvenici nisu uspjeli otkriti značajan doprinos Jupitera u spektru zabilježenog gama zračenja.

Podaci o gama zračenju u energiji kreću se od 10 do 15 megaelektronvolta u okolici Jupitera. Gore lijevo – uključujući Jupiter, gore desno – pozadina, dolje lijevo – razlika između podataka i pozadine, dolje desno – Jupiter unutar razlučivosti Fermijevog teleskopa. Izvor: Rebecca Leane i Tim Linden / arxiv.org, 2021

Iznimka su bili podaci dobiveni za gama kvante s energijama između 10 i 15 megaelektronvolta – donja granica mogućnosti detektora na Fermijevom teleskopu. U ovom se energetskom rasponu pokazalo da je doprinos Jupitera značajan, posebno za energije manje od 11,2 megaelektronvolta: za to područje sa statističkom točnošću od 4,6σ možemo reći da je plinski div ispuštao višak gama kvanta.

Ipak, autori s dobivenim podacima postupaju oprezno, jer promatranja na samom rubu dopuštenih energija Fermijevog teleskopa imaju vrlo veliku pogrešku. Znanstvenici vjeruju da bi dobivene podatke trebalo provjeriti kada se pokrenu zvjezdarnice AMEGO i e-ASTROGAM, što bi bilo idealno za otkrivanje gama kvanta s energijama od nekoliko megaelektronvolta.

Dobivena ograničenja presjeka raspršenja tamne materije u ovisnosti o masi.Izvor: Rebecca Leane i Tim Linden / arxiv.org, 2021

Međutim, već sada, na temelju dobivenih podataka, fizičari su uspjeli postaviti ograničenja u interakciji tamne tvari s običnom materijom, koja su za redove veličine veća od prethodno dobivenih pragova.

Nije iznenađujuće što se istraživači žele uvjeriti u pouzdanost dobivenih podataka: nedavno smo razgovarali o tome kako eksperiment ANAIS nije reproducirao rezultate drugog eksperimenta o potrazi za tamnom materijom DAMA / VAGA, koji je već gotovo 20 godina prijavljuje tragove registracije tamnih čestica.

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr

Nastavak teksta je ispod oglasa.

Izvori:

• Bergan, B. (2021, April 13). Does Jupiter hold the secrets of dark matter?
• Johnston, S. (2021, April 09). Jupiter could make an IDEAL dark Matter Detector. |
• Leane, R., & Linden, T. (2021, April 05). First analysis of Jupiter in gamma rays and a new search for dark matter.

Pročitaj više

Svemir

Čini se da vjetrovi s ruba Jupiterove Velike crvene pjege ubrzavaju, no znanstvenici i dalje ne znaju točan uzrok ovih promjena.  Vjetrovi na Velikoj...

Astronomija

Početkom tjedna na Jupiteru je zabilježen snažan bljesak svjetlosti, navjerojatnije uzrokovan udarcem kometa. Jupiter je ‘primio udarac’ U ponedjeljak navečer (13. rujna) došlo je...

Svemir

Junonov nautički instrument Waves “osluškivao” je radio emisije koje su dolazile sa strane Jupiterovog magnetskog polja i pružio znanstvenicima priliku da zračenjem odrede granice...

Svemir

Kad se potvrdi, bit će to prvi mjesec koji je otkrio amater. Osim četiri velika galilejska mjeseca, Jupiter ima i mnogo manjih mjeseci, velikih...

Svemir

Jeste li ikad poželjeli vidjeti kako Jupiter izgleda izbliza? Jeste li ikad poželjeli letjeti između jednog od Jupiterovih mjeseca i Plinskog diva? Pa, evo...

Svemir

Znanstvenici nisu ni uzeli u razmatranje jednu od glavnih teorija o nastancima aurora, unatoč činjenici da one na Zemlji nastaju zbog sličnog mehanizma. Tim...

Svemir

Do sada najtočnije mjerenje udaljenosti ultradifuzne galaksije (UDG) NGC1052-DF2 (DF2) potvrdilo je da galaksiji nedostaje tamne tvari. Najnovija istraživanja udaljenosti od 22.1 +/-1.2 megaparseca...

Svemir

Znanstvenici su pronašli potencijalnu novu vrstu domaćina za izvanzemaljski život u svemiru. Znanstvenici su modelirali uvjete na površini satelita masivnog odbjeglog egzoplaneta koji je...

Oglas