¿Quieres encontrar materia oscura pero no sabes dónde buscar?¡Giant Planet podría ser justo el tipo de detector de partículas que necesita!Afortunadamente, solo unos pocos están disponibles en nuestro sistema solar, y el más grande y cercano es Júpiter.Liberación de los investigadores Rebecca Leane (Stanford) y los investigadores Tim Linden (Estocolmo)papelEsta semana explicamos cómo el gigante gaseoso tiene la clave para encontrar materia oscura difícil de encontrar.
La naturaleza de la materia oscura es uno de los mayores misterios que actualmente tiene lugar en la física.Interactúa gravitacionalmente. Si no lo haces, verás galaxias uniéndose que se irán volando. Pero no parece interactuar con las sustancias normales de ninguna otra manera.
Las teorías más populares postulan que la materia oscura es un tipo de partícula que es demasiado pequeña o interactúa demasiado débilmente para ser observada fácilmente.Se establecieron experimentos con aceleradores de partículas y colisionadores para triturar partículas subatómicas. Los investigadores esperan ver una cantidad inesperada de pérdida de energía por la colisión, lo que sugiere que una partícula desconocida, quizás materia oscura, está saliendo del detector.Sin suerte hasta ahora.
Sin embargo, la materia oscura también debe existir en la naturaleza y puede ser capturada gravitacionalmente por objetos con alta gravedad, como la Tierra, el Sol y Júpiter.Con el tiempo, la materia oscura puede acumularse dentro de un planeta o una estrella hasta que una partícula de materia oscura sea lo suficientemente densa como para chocar con otra y aniquilar a ambas.Aunque la materia oscura en sí misma no se puede ver, las consecuencias de tales colisiones deberían ser visibles.Producirá radiación de alta energía en forma de rayos gamma.
Ingrese al telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA, lanzado en 2008 por el cohete Delta II.Ha estado examinando el cielo en busca de la fuente de rayos gamma durante más de una década.Los investigadores Leane y Linden usaron telescopios para observar Júpiter y fueron los primeros en analizar la actividad de rayos gamma del planeta gigante.Esperaban ver evidencia de un exceso de rayos gamma producidos por la aniquilación de la materia oscura dentro de Júpiter.
Como explicó Leane, el tamaño y la temperatura de Júpiter lo convierten en el detector de materia oscura ideal de Júpiter.“Debido a que Júpiter tiene un área de superficie más grande en comparación con otros planetas del sistema solar, puede capturar más materia oscura. Entonces te estarás preguntando por qué no usar un sol más grande (y muy cercano).Bueno, la segunda ventaja es que Júpiter tiene un núcleo más frío que el Sol, por lo que da menos impulso térmico a las partículas de materia oscura.Esto podría evitar que la materia oscura más ligera se evapore de Júpiter, que se habría evaporado parcialmente del Sol”.
Los primeros estudios de Leane y Linden sobre Júpiter aún no han encontrado materia oscura.Sin embargo, a niveles de energía bajos, el exceso de rayos gamma estimula los rayos gamma y se necesitan mejores herramientas para estudiarlos adecuadamente.“Realmente estamos superando los límites de Fermi para analizar gamma de baja energía”, dijo Leane.“En el futuro, será interesante ver si los próximos telescopios de rayos gamma MeV, como AMEGO y e-ASTROGAM, están buscando rayos gamma de Júpiter, especialmente en la parte inferior de nuestro análisis, donde el rendimiento de Fermi se degrada.Quizás Júpiter aún tenga secretos para compartir… ”
Tanto el telescopio AMEGO como el telescopio e-ASTROGRAM aún se encuentran en etapas conceptuales, pero pueden ser las herramientas necesarias para encontrar materia oscura, y Júpiter podría ser un objetivo para la materia oscura.
Leane y otro colega, Juri Smirnov, del estado de Ohio, creen que se podrían usar técnicas similares.Para encontrar materia oscura en exoplanetas como JúpiterO enanas marrones frías.
Los exoplanetas y las enanas marrones más cercanas al centro de la galaxia tienen una mayor densidad de materia oscura, pero debido a que la descomposición de la materia oscura ocurre con mayor frecuencia en sus núcleos, aparecerán más calientes en el infrarrojo que los planetas y estrellas más distantes.El telescopio espacial James Webb podría proporcionar suficientes estudios infrarrojos del planeta para probar esta teoría.
Ya sea que estemos buscando evidencia de materia oscura en exoplanetas o en nuestros propios gigantes gaseosos cerca de casa, tal descubrimiento representaría un gran avance en nuestro modelo del universo.No puedo garantizar de ninguna manera, pero definitivamente vale la pena echarle un vistazo y las bases para su búsqueda se están sentando ahora mismo.
Los trabajos de investigación se pueden encontrar aquí:
- Rebecca Lynn y Tim Lyndon, “Primer análisis de Júpiter en rayos gamma y nueva búsqueda de materia oscura.”Preimpresión de ArXiv.
- Rebecca Leane y Juri Smirnov, “Exoplanetas como nuevos detectores de materia oscura Sub-GeV.Preimpresión de ArXiv.
Imagen destacada cortesía de NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill (Wikimedialos comunes).