Какво би било, ако има екзопланети, съставени от тъмна материя?

Дали планетите извън нашата Слънчева система са образувани само от обикновените частици, които познаваме, или могат да се състоят и от частици тъмна материя?

Именно на този въпрос се опитват да отговорят физикът теоретик Янг Бай и екип изследователи от Университета на Уисконсин-Медисън в наскоро публикуван научен труд. Освен че предлагат идеята за съществуването на „тъмни“ екзопланети, учените изследват и предлагат методи за тяхното откриване.

Тъмната материя е един от нерешените проблеми на века. Знаем много малко за този компонент на материята в нашата Вселена, въпреки че на него се падат около 85% от общата маса на Космоса. Идеята, предложена от тези учени, може да се окаже полезна за по-доброто разбиране на същността на този проблем.

Тъмната материя и екзопланетите

Знаем, че тъмната материя не излъчва електромагнитни вълни: тя не взаимодейства със светлината и затова не свети. В резултат на това дори екзопланетите, изградени от тъмна материя, ще взаимодействат със светлината много по различен начин от обикновените екзопланети.

Кандидатите за обясняване на това какво представлява тъмната материя могат да бъдат грубо разделени на две категории: състоянията на отделни частици и на композити. Последната възможност съдържа, както пишат учените от екипа на Бай:

„Макроскопична тъмна материя, която, ако има маса и/или радиус, близки до тези на конвенционална планета, би се държала като тъмна екзопланета, ако е свързана със звездна система, дори ако основната физика на обекта би била от различно естество“.

Настоящите методи за откриване на обикновени екзопланети се основават главно на въздействието на екзопланетата върху светлината, излъчвана от звездата, около която тя обикаля. Можем да помислим за използването на същите механизми и за откриване на тъмни екзопланети.

По-конкретно, екипът се е съсредоточил върху изучаването на промяната в яркостта на светлинната крива на звездата, когато планета преминава или транзитира пред нея. Тази промяна може да разкрие необходимата информация за размера, орбитата и радиуса на екзопланетата.

Въпреки че екзопланетите от тъмна материя ще имат по-различни свойства от обикновените екзопланети, според научната работа тези обекти:

„може наистина да имат много слабо взаимодействие с частиците от Стандартния модел, но не и непременно никакво. Поради това тъмната екзопланета може да не е напълно непрозрачна, което да направи светлинната ѝ крива различима от тази на нормална екзопланета“.

Отриването на тъмните екзопланети

С помощта на транзитния метод учените демонстрираха как могат да се разграничат тъмните, частично прозрачни екзопланети от обикновените, напълно непрозрачни екзопланети, като използваха както данни за наблюдавани екзопланети, така и компютърно моделирани данни за тъмни екзопланети. Анализът показа, че тъмните екзопланети с радиус, по-голям от 10% от радиуса на звездата, могат да бъдат идентифицирани с помощта на съвременните телескопи, които предлагат необходимата чувствителност.

Освен това астрономите изучават атмосферите на някои екзопланети, като използват данните от транзитите. Чрез измерване на спектъра на светлината, излъчвана от звездата по време на транзитите, те ще сравнят тези данни с нормалната звездна светлина, за да открият аномалии в дължините на вълните. Анализирайки тази светлина, те могат да определят каква част от излъчването е била погълната и/или излъчена от молекулите в атмосферата на планетата, като по този начин определят нейния състав. Ако бъдат открити сериозни аномалии, това може да означава наличието на тъмна екзопланета.

И накрая, преминаването на екзопланета в близост до нейната звезда би трябвало да доведе до слаба (но забележима) промяна в нейното движение. Тази величина се нарича радиална скорост. Ако по този метод се приеме, че съществува екзопланета, но не транзитира, това би могло да бъде указание, показващо наличието на екзопланети, съставени от тъмна материя.

Изненадите може би са съвсем наблизо

На този етап не са установени никакви аномалии, но чрез прецизиране на това изследване и разширяване на изчисленията на направените приближения тази хипотеза може да ни поднесе големи изненади.

По-нататъшните изследвания на формирането на звездни системи с тъмни екзопланети и изучаването на възможното им улавяне от звездите могат да ни помогнат да изясним възможността за откриването им. Те могат също така да ни дадат възможност да определим присъствието и изобилието на тези екзопланети във Вселената.

Изследванията на черната материя и черната енергия се задълбочават. Наскоро бяха открити първите доказателства, че черните дупки са източник на тъмна енергия. Наблюденията на древните галактики показаха, че черните дупки растат по-бързо и повече, отколкото се смяташе досега, в съответствие с феномена, предсказан от общата теория на относителността на Айнщайн. Ако откритията се потвърдят, това би означавало, че свръхмасивните черни дупки са източникът на цялата тъмна енергия, която съставлява 70% от нашата Вселена. До този извод стигна екип от 17 учени от девет държави.