|
Темная материя может заставлять планеты вращаться быстрее
|
|
|
|
Темная материя - это противоречивая концепция, которая находится на переднем крае космологии и физики. Мы не знаем, что это такое и как именно она вписывается в наше понимание Вселенной. Мы знаем только, что ее невидимая масса является важной частью космоса.
|
|
|
|
Астрономы знают о существовании темной материи. Они могут судить о ней по тому, как вращаются галактики, используя гравитационное линзирование и анализируя колебания космического микроволнового фона. Но новое исследование предполагает, что может существовать другой способ обнаружить его присутствие.
|
|
|
|
Исследование называется "Темная материя удерживает планету" и доступно на сервере препринтов arXiv. Хайхао Ши из Синьцзянской астрономической обсерватории при Академии наук Китая является ведущим автором. Все соавторы - представители китайских исследовательских институтов.
|
|
|
|
"Темная материя (ТМ) составляет примерно 85% вещества Вселенной, о чем свидетельствуют многочисленные астрофизические и космологические наблюдения. Несмотря на повсеместное присутствие, фундаментальная природа и состав частиц темной материи остаются неуловимыми, что указывает на новую физику, выходящую за рамки стандартной модели и общей теории относительности", - пишут авторы, четко описывая проблему.
|
|
|
|
|
|
|
Исследование основано на предыдущих исследованиях, предполагающих, что ТМ может проникать внутрь планет, - явление, называемое "захватом планет темной материей". Идея заключается в том, что гравитационное притяжение планет может притягивать частицы темной материи. Физика, лежащая в основе этого явления, сложна, но ученые работают над этим, в том числе пытаются оценить его плотность внутри планет. Ученые ожидают, что плотность будет очень низкой, что затруднит его обнаружение.
|
|
|
|
Существует множество объяснений того, чем может быть DM. Это могут быть первичные черные дыры, аксионы или слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP). Есть и другие кандидаты. Но это исследование пытается ограничить свойства DM в планетарном масштабе, а не в микроскопическом или космическом масштабе.
|
|
|
|
"Планеты служат долгосрочными датчиками воздействия темной материи, взаимодействуя с окружающим их ореолом темной материи в течение миллиардов лет", - пишут авторы. "Эти взаимодействия могут привести к кумулятивным, наблюдаемым последствиям, таким как изменения температуры планеты, динамики вращения и свойств атмосферы".
|
|
|
|
Основная идея dark matter capture заключается в том, что DM взаимодействует с планетарным веществом и передает энергию планете. Хотя темная материя и барионная материя не взаимодействуют и не сталкиваются в обычном смысле этого слова, они могут взаимодействовать благодаря таким факторам, как квантовое туннелирование. Эти взаимодействия приводят к изменениям во вращении и температуре планеты, ускоряя одно и повышая другое. Ученые могут наблюдать эти изменения, и авторы разработали новый подход к их обнаружению.
|
|
|
|
Хотя физика сама по себе увлекательна, планетарная темная материя может влиять на обитаемость. "Кроме того, эффекты темной материи в планетарных масштабах могут влиять на обитаемость планет, изменяя тепловые условия, потенциально влияя на стабильность жидкой воды и эволюцию атмосферы", - говорится в статье.
|
|
|
|
Когда частицы темной материи попадают на планеты, они подвергаются рассеянию, захвату и аннигиляции. Когда они рассеиваются или сталкиваются, они передают планетарным частицам кинетическую энергию, которая проявляется в виде тепла. То же самое происходит при их аннигиляции. Повышение температуры связано с тем, сколько темной материи попадает на планету, и поступающая энергия также может ускорить период вращения планеты.
|
|
|
|
В своей работе исследователи смоделировали захват планет темной материей на 15 подтвержденных экзопланетах, включая такие, как 55 Рака d (Липперхея) и Эпсилон Эридана b, которые представляют особый интерес для ученых. Они также применили свою модель к Юпитеру и Земле.
|
|
|
|
"Наша теория предполагает, что энергия, выделяемая нагревом темной материи, не полностью преобразуется в температуру, а распределяется в соответствии с внутренними свойствами планеты, такими как масса и радиус, а также ее текущим состоянием, включая температуру и угловую скорость", - пишут авторы.
|
|
|
|
Согласно исследованию, Земля не застрахована от захвата темной материей.
|
|
|
|
Авторы пишут, что "... наши прогнозы предполагают, что совместное поступление энергии от темной материи и солнца приведет к повышению температуры атмосферы на поверхности примерно на 0,015 К в течение 100 лет и на 0,15 К в течение 1000 лет".
|
|
|
|
Нагрев темной материи также может увеличить скорость вращения планеты, хотя это сложнее отличить от других факторов. Такие явления, как приливы и землетрясения, также могут влиять на скорость вращения. "Мы прогнозируем, что нагрев темной материи ускорит период вращения Земли примерно на несколько секунд за сто лет", - пишут они.
|
|
|
|
Период вращения Земли сократится примерно на 12 секунд за 100 лет. За 1000 лет это составит 120 секунд. Это большие цифры, и авторы говорят, что мы сможем обнаружить эти эффекты с помощью наземных методов измерения.
|
|
|
|
Авторы утверждают, что по мере того, как мы будем лучше понимать эти эффекты, они могут помочь нам понять пригодность экзопланет для жизни.
|
|
|
|
"В будущем, когда человечество будет искать второй дом во Вселенной, влияние темной материи на вращение планет, предложенное в этой работе, может послужить ориентиром для оценки пригодности планет для жизни", - заключают они.
|
|
|
|
Источник
|
