Ist Jupiter ein Schlüssel zum Auffinden dunkler Materie?

Teil eines Planeten in bräunlichen und rötlichen Farben mit wirbelnden Bändern.

DieJunoDie Raumsonde hat dieses Bild von Jupiter während seines 31. nahen Vorbeiflugs des Riesenplaneten am 30. Dezember 2020 aufgenommen. Der Sturm, der als der Große Rote Fleck bekannt ist, ist am Horizont sichtbar, fast aus dem Blickfeld gedreht, als Juno sich mit einer Geschwindigkeit von 30 Meilen vom Jupiter entfernte ( 48 km) pro Sekunde. Die Bürgerwissenschaftlerin Tanya Oleksuik hat dieses farbverstärkte Bild mit Daten der JunoCam-Kamera erstellt. SehenJunos Bildergalerie. Bild über die NASA.


Zwei Astrophysikergenanntam 5. April 2021, dass Jupiter als idealer Detektor bei der Jagd nach . dienen könnteDunkle Materie, die schwer fassbare und mysteriöse Substanz, von der angenommen wird, dass sie einen wesentlichen Teil unseres Universums ausmacht. der Stanford UniversityRebecca Leaneund der Universität StockholmTim Lindenveröffentlichte eine Entwurfsversion von aneues Papierauf arXiv und beschreibt, wie das funktionieren könnte. Diese Wissenschaftler nennen zwei Gründe, warum der größte Planet unseres Sonnensystems ein vorteilhafter Ort für die Suche nach Dunkler Materie sein könnte: seine Größe und seine Temperatur. Leane erklärte:

Da Jupiter im Vergleich zu anderen Planeten des Sonnensystems eine große Oberfläche hat, kann er mehr Dunkle Materie einfangen… Sie fragen sich vielleicht, warum nicht einfach die noch größere (und sehr nahe) Sonne verwenden. Nun, der zweite Vorteil ist, dass Jupiter einen kühleren Kern hat als die Sonne … Dies kann zum Teil verhindern, dass hellere dunkle Materie aus Jupiter verdunstet, die aus der Sonne verdunstet wäre.


Leane und Linden analysierten 12 Jahre Daten aus demFermi-Teleskop– ein Weltraumobservatorium, das das Universum in Hochenergie siehtgamma Strahlen– in dem, was sie nannten:

… die erste dedizierte Gammastrahlenanalyse des Jupiter.

Sie fanden keine belastbaren Beweise für die Gammastrahlung von Jupiter, die auf dunkle Materie schließen lassen würden, aber sie sagten, Jupiter könnte ein Ziel für zukünftige Gammastrahlungssuchen sein.

Dunkle Materieist eine schwer fassbare Substanz – nachweisbar über ihren gravitativen Einfluss auf Objekte im Raum – genanntdunkeldenn das hat noch nie jemandgesehenirgendein. Niemand weiß, welche dunkle Materieist. Nach einem beliebtenkosmologischeModell namens Lambda Cold Dark Matter Model (auch bekannt als dasLambda-CDM-Modell, oder manchmal nur das Standardmodell), gewöhnlichAtome– die Bausteine ​​unseres eigenen Körpers und alles, was wir um uns herum sehen – machen nur etwa 5% des Universums aus. Denken Sie daran! Nur 5%. Der Rest des Universums besteht ausdunkelEnergie(68%) und Dunkle Materie (27%), nach dieser populären Theorie.




Dunkle Materie ist also sehr mysteriös. Es ist möglich, dass es sich um ein nicht identifiziertes subatomares Teilchen handelt, das auf andere Weise interagiert, als Wissenschaftler es gewohnt sind.

Wie wäre Jupiter eine Quelle dunkler Materie? Rebecca Leane und Tim Linden wiesen darauf hin, dass dunkle Materie in die Gravitationsquellen großer Objekte wie unserer Sonne und ihrer größten Planeten gezogen werden sollte. Diese Wissenschaftler sagten, dass sich schließlich genug Dunkle Materie in einem Stern oder Planeten ansammeln würde, dass die Teilchen der Dunklen Materie ineinander laufen würden, was zuVernichtungenvon Teilchen der Dunklen Materie. Die Gammastrahlen wären ein verräterisches Zeichen für die Vernichtung. Und obwohl wir keine dunkle Materie sehen können, wirkannGammastrahlen sehen, dank Observatorien wie dem Fermi-Teleskop.

Das 2008 gestartete Fermi-Teleskop sucht nach Gammastrahlung im gesamten Universum, von hier in unserem Sonnensystem bis in die entlegensten Winkel des Weltraums. Fermi untersucht Schwarze Löcher, Supernovae und, ja, Jupiter, wo es 12 Jahre lang Daten gesammelt hat, die die Wissenschaftler nach Beweisen für Gammastrahlen suchten, die die Vernichtung dunkler Materie signalisieren könnten.

Frau mit glattem dunklem Haar und blau geblümtem Oberteil vor Tafel mit wissenschaftlicher Formel darauf.

Rebecca Leane von der Stanford University bezeichnet sich selbst als „Astroteilchenphysikerin“. Ihr Hauptforschungsschwerpunkt ist die Aufdeckung der Natur der Dunklen Materie. Bild überRebecca Leane.


Ein junger Mann in einem einfachen schwarzen Pullover, der aufmerksam in seinen Computer spähte.

Tim Linden von der Universität Stockholm konzentriert sich auf die Suche nach indirekten Signalen der Vernichtung dunkler Materie im Universum. Bild überTim Linden.

Während Leane und Linden noch keine Dunkle Materie von Jupiter gefunden haben, fanden sie auf dem Gasriesen einen faszinierenden Überschuss an Gammastrahlen auf niedrigen Energieniveaus. Sie sagten, sie hoffen, Jupiter mit neueren, leistungsstärkeren Teleskopen untersuchen zu können, die sich noch im Konzeptstadium befinden. Diese neuen Teleskope würden am unteren Ende ihrer Studien, wo Fermi Probleme hat, besser abschneiden.

Leane glaubt, dass ihre Methode zur Suche nach dunkler Materie auf Exoplaneten und Braune Zwerge übertragen werden könnte. Zukünftige Studien würden auf diese Objekte abzielen, die näher am Zentrum der Galaxie liegen, wo Wissenschaftler glauben, dass sich mehr Dunkle Materie befindet. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass diese Objekte im Infraroten heißer erscheinen würden als weiter entfernte Planeten und Sterne, da ihre Kerne häufiger dunkler Materie vernichtet werden. Sie hoffen, dass das James-Webb-Weltraumteleskop, das noch in diesem Jahr starten soll, eine Infrarot-Untersuchung liefern kann, um ihre Theorie zu bestätigen.

Somit sieht die Möglichkeit zukünftiger Entdeckungen trotz der schwachen Natur der Dunklen Materie jetzt etwas heller aus.


Diagramm mit 2 fleckigen blauen Kreisen und 2 grünen Quadraten, eines mit Flecken.

Oben links zeigt die Gammastrahlenzählung in einer 45-Grad-Region um Jupiter. Oben rechts zeigt den gleichen Teil des Himmels, wenn Jupiter nicht da ist (der Hintergrund). Unten links zeigt die Anzahl der Gammastrahlen, die übrig bleiben, wenn der Hintergrund abgezogen wird. Unten rechts zeigt die Größe und Position von Jupiter vom Fermi-Teleskop. Bei einem Gammastrahlenüberschuss hätte die Karte unten links an der Position von Jupiter aufleuchten müssen. Bei diesen Energieniveaus war dies nicht der Fall, obwohl dies bei niedrigeren Energieniveaus der Fall war, was die Notwendigkeit weiterer Beobachtungen mit neuen Teleskopen erforderte. Bild über Rebecca Leane und Tim Linden/arXiv.

Fazit: Jupiters große Größe und sein kühler Kern machen ihn zu einem hervorragenden Ziel bei der Suche nach dunkler Materie. Ein Team von Wissenschaftlern analysierte Gammastrahlendaten des Fermi-Teleskops auf der Suche nach Anzeichen der schwer fassbaren Substanz.

Quelle: Erste Analyse von Jupiter in Gammastrahlen und eine neue Suche nach Dunkler Materie

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