Bild wikipedia Storleksjämförelse mellan jorden och Jupiter.
Ett forskarteam under ledning av Carlos Blanco vid Princeton University undersökte om de enorma gravitationsbrunnarna på de yttre planeterna kunde fånga mörka materiepartiklar som driver omkring i Vintergatan. När dessa partiklar väl är instängda kan de annihilera (sker då en subatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas och den totala energin då frigörs då den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi omvandlas direkt till elektromagnetisk strålning frigörs energi som exciterar vätemolekyler i den omgivande atmosfären och då ger ett svagt sken i ultraviolett område).
Den föreslagna mekanismen skiljer sig från tidigare arbete av Blanco och Rebecca Leane vid SLAC National Accelerator Laboratory, som fokuserade på infraröda signaturer kopplade till den jonhärledda molekylen H₃⁺. Ultraviolett luftglöd, däremot är en planetomfattande markör som kan sökas efter hos alla gasjättars atmosfär. När mörkmaterieannihilation ger energirika elektroner kan dessa partiklar tillföra molekylärt väte, vilket får processen att avge ultravioletta fotoner. Forskarna började med att avgöra om eventuell överskottsljusstyrka utöver det naturligt förekommande skenet kunde bero på sådana partikelinteraktioner. För att isolera denna potentiella signal vände sig teamet till arkivdata från Voyager 1, Voyager 2 och New Horizons förbiflygningar av Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus.
Genom att jämföra teoretiska emissionsmodeller med de observerade ultravioletta spektrainsamlandet härledde de övre gränser för styrkan i mörk-materia–interaktioner vilket fastställde några av de strängaste begränsningarna för denna detektionsstrategi. Underjordiska detektorer på jorden är designade för att fånga sällsynta partikelkollisioner. Men vissa mörkmateriakandidater förlorar för mycket energi genom att färdas genom berg för att nå instrumenten. I kontrast skapar de enorma vätehöljena och djupa gravitationspotentialerna hos gasjättar en distinkt miljö där dessa partiklar kan samlas och visa sig. Jupiters massiva och heta atmosfär kan fånga ett annat spektrum av partiklar än de kallare, mindre massiva isjättarna Uranus och Neptunus, vilket gör det möjligt för forskare att testa ett bredare spektrum av teoretiska scenarier.
Studien belyser också osäkerheter kring hur länge fångade partiklar förblir bundna inom en planet och hur intern temperatur påverkar den slutliga ultravioletta utströmningen. Även om ingen definitiv mörk materiesignatur har framkommit ännu från ultravioletta mätningar visar de nyetablerade gränserna att planetatmosfärer kan komplettera jordiska experiment i den globala strävan att nysta upp kosmos osynliga uppbyggnad.
En artikel om studien kan läsas här i PhysicalReview Letters
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar