Темная материя заставляет атмосферу Юпитера светиться

Барионная (обычная) материя, которую мы можем наблюдать – звезды, планеты, газ, пыль, – составляет меньшинство во Вселенной. Около 70-80% всей массы космического пространства составляет темная материя. Однако она невидима, и ее замечают лишь из-за ее гравитационного взаимодействия с барионной материей. Когда учитываются влияния обычной материи, остаточная гравитация приписывается темной материи. Обычно ее влияние замечают в огромных масштабах, таких как столкновения галактик. Впрочем, новое исследование доказывает, что ее влияние можно заметить даже в Солнечной системе, в частности в атмосфере Юпитера. Инфракрасное свечение на ночной стороне планеты может быть связано с взаимодействием с темной материей, которая создает избыток трехводных катионов (H3+).

Юпитер в инфракрасном свете
Юпитер в инфракрасном свете. Фото: NASA

Физики Карлос Бланко и Ребекка Лине считают, что темная материя может захватываться планетами, а затем аннигилироваться, образуя ионизирующее излучение. Это излучение взаимодействует с атомами в ионосфере, создавая H3+.

Одним из методов обнаружения темной материи является ее аннигиляция – уничтожение частиц темной материи друг друга с образованием всплесков тепла или света. Исследователи предполагают, что эти процессы могут происходить в верхних слоях атмосферы планет, таких как Юпитер, в слое, известном как ионосфера.

тригидрогенные катионы в ионосфере Юпитера
Некоторые из процессов, которые образуют тригидрогенные катионы в ионосфере Юпитера. Иллюстрация: Blanco & Leane

Юпитер является крупнейшим телом в Солнечной системе после Солнца и имеет относительно холодное ядро, что делает его идеальным кандидатом для изучения темной материи. Космический зонд Cassini, пролетая мимо Юпитера более 20 лет назад, имел на борту прибор VIMS, способный обнаружить инфракрасное свечение от гипотетической аннигиляции темной материи. Исследователи анализировали измерения из экваториальной зоны Юпитера ночью, чтобы минимизировать влияние полярных сияний и солнечного излучения. Хотя избытка H3+ не обнаружили, результаты помогли установить ограничения поведения этого типа темной материи, что важно для дальнейших исследований на других планетах.

График, показывающий новые ограничения на темную материю, введенные открытиями
График, показывающий новые ограничения на темную материю, введенные открытиями. Иллюстрация: Blanco & Leane

Эти исследования впервые показало, что темная материя может генерировать ионизирующее излучение в планетарных атмосферах, которое можно обнаружить через избыток H3+. В будущем это открытие может способствовать изучению темной материи на экзопланетах с помощью высокоточных измерений спектров планет.

Исследование опубликовано в Physical Review Letters.

Ранее мы сообщали о том, как темная материя может сделать звезды в центре Млечного Пути бессмертными.

По материалам sciencealert.com