Темна матерія змушує атмосферу Юпітера світитися

Баріонна (звичайна) матерія, яку ми можемо спостерігати – зірки, планети, газ, пил, – становить меншість у Всесвіті. Близько 70-80% всієї маси космічного простору складає темна матерія. Проте вона невидима, і її помічають лише через її гравітаційну взаємодію із баріонною матерією. Коли враховуються впливи звичайної матерії, залишкова гравітація приписується темній матерії. Зазвичай її вплив помічають у величезних масштабах, таких як зіткнення галактик. Втім, нове дослідження доводить, що її вплив можна помітити навіть у Сонячній системі, зокрема в атмосфері Юпітера. Інфрачервоне світіння на нічному боці планети може бути пов’язане з взаємодією з темною матерією, яка створює надлишок триводневих катіонів (H3+).

Юпітер у інфрачервоному світлі
Юпітер у інфрачервоному світлі. Фото: NASA

Фізики Карлос Бланко та Ребекка Ліне вважають, що темна матерія може захоплюватися планетами, а згодом анігілюватися, утворюючи іонізуюче випромінювання. Це випромінювання взаємодіє з атомами в іоносфері, створюючи H3+.

Одним із методів виявлення темної матерії є її анігіляція – знищення частинок темної матерії одна одної з утворенням сплесків тепла або світла. Дослідники припускають, що ці процеси можуть відбуватися у верхніх шарах атмосфери планет, таких як Юпітер, у шарі, відомому як іоносфера.

тригідрогенні катіони в іоносфері Юпітера
Деякі з процесів, які утворюють тригідрогенні катіони в іоносфері Юпітера. Ілюстрація: Blanco & Leane

Юпітер є найбільшим тілом у Сонячній системі після Сонця і має відносно холодне ядро, що робить його ідеальним кандидатом для вивчення темної матерії. Космічний зонд Cassini, пролітаючи повз Юпітер понад 20 років тому, мав на борту прилад VIMS, здатний виявити інфрачервоне світіння від гіпотетичної анігіляції темної матерії. Дослідники аналізували вимірювання з екваторіальної зони Юпітера вночі, щоб мінімізувати вплив полярних сяйв і сонячного випромінювання. Хоча надлишку H3+ не виявили, результати допомогли встановити обмеження поведінки цього типу темної матерії, що важливо для подальших досліджень на інших планетах.

Графік, що показує нові обмеження на темну матерію, запроваджені відкриттями
Графік, що показує нові обмеження на темну матерію, запроваджені відкриттями. Ілюстрація: Blanco & Leane

Ці дослідження вперше показало, що темна матерія може генерувати іонізуюче випромінювання в планетарних атмосферах, яке можна виявити через надлишок H3+. У майбутньому це відкриття може сприяти вивченню темної матерії на екзопланетах за допомогою високоточних вимірювань спектрів планет.

Дослідження опубліковано в Physical Review Letters.

Раніше ми повідомляли про те, як темна матерія може зробити зорі в центрі Чумацького Шляху безсмертними.

За матеріалами sciencealert.com