هل كوكب المشتري مفتاح لإيجاد المادة المظلمة؟

جزء من كوكب في تان وألوان رمادية مع عصابات دوامة.

الجونوالتقطت المركبة الفضائية هذه الصورة لكوكب المشتري أثناء تحليقها القريب الحادي والثلاثين من الكوكب العملاق في 30 ديسمبر 2020. والعاصفة المعروفة باسم البقعة الحمراء العظيمة مرئية في الأفق ، واستدارة تقريبًا بعيدًا عن الأنظار حيث انطلق جونو بعيدًا عن المشتري على بعد 30 ميلاً ( 48 كم) في الثانية. ابتكرت العالمة المواطنة تانيا أولكسويك هذه الصورة المحسّنة بالألوان باستخدام بيانات من كاميرا JunoCam. ارىمعرض صور جونو. الصورة عبر وكالة ناسا.

اثنان من علماء الفيزياء الفلكيةقالتفي 5 أبريل 2021 ، قد يكون كوكب المشتري بمثابة كاشف مثالي في البحث عنهالمادة المظلمة، المادة المراوغة والغامضة التي يعتقد أنها تشكل جزءًا كبيرًا من كوننا. جامعة ستانفوردريبيكا لينوجامعة ستوكهولمتيم ليندنإصدار مسودة من ملفورقة جديدةعلى arXiv ، واصفا كيف يمكن أن يعمل. يسرد هؤلاء العلماء سببين لكون أكبر كوكب في نظامنا الشمسي قد يكون مكانًا مفيدًا للبحث عن المادة المظلمة: حجمها ودرجة حرارتها. أوضح لين:

نظرًا لأن مساحة سطح المشتري كبيرة مقارنة بكواكب النظام الشمسي الأخرى ، فيمكنه التقاط المزيد من المادة المظلمة ... قد تتساءل بعد ذلك عن سبب عدم استخدام الشمس الأكبر (والقريبة جدًا). حسنًا ، الميزة الثانية هي أنه نظرًا لأن للمشتري نواة أكثر برودة من الشمس ... يمكن لهذا جزئيًا أن يمنع المادة المظلمة الفاتحة من التبخر من كوكب المشتري ، والتي كانت ستتبخر من الشمس.

حلل Leane و Linden بيانات 12 عامًا منتلسكوب فيرمي- مرصد فضائي يرى الكون في حالة طاقة عاليةأشعة غاما- فيما يسمونه:

... أول تحليل مخصص لأشعة غاما لكوكب المشتري.

لم يجدوا دليلًا قويًا على انبعاث أشعة غاما من كوكب المشتري والذي من شأنه أن يقترح وجود مادة مظلمة ، لكنهم قالوا إن كوكب المشتري قد يكون هدفًا لعمليات بحث أشعة جاما في المستقبل.

المادة المظلمةهي مادة مراوغة - يمكن اكتشافها من خلال تأثير الجاذبية على الأجسام الموجودة في الفضاء - تسمىداكنلأنه لم يحدث من قبل في الواقعرأيتأي. لا أحد يعرف ما هي المادة المظلمةيكون. وفقا لشعبيةالكونيةنموذج يسمى Lambda Cold Dark Matter Model (المعروف أيضًا باسمنموذج Lambda-CDM، أو أحيانًا النموذج القياسي فقط) ، عاديذرات- اللبنات الأساسية لأجسامنا وكل ما نراه من حولنا - تشكل فقط حوالي 5٪ من الكون. فكر في ذلك! 5٪ فقط. يتكون باقي الكون منداكنطاقة(68٪) والمادة المظلمة (27٪) حسب هذه النظرية الشعبية.



لذا فإن المادة المظلمة غامضة للغاية. من المحتمل أنه جسيم دون ذري غير معروف يتفاعل بطرق مختلفة عما اعتاد العلماء عليه.

كيف يمكن أن يكون كوكب المشتري مصدرًا للمادة المظلمة؟ أشارت ريبيكا لين وتيم ليندن إلى أنه يجب سحب المادة المظلمة إلى آبار الجاذبية للأجسام الكبيرة ، مثل شمسنا وأكبر كواكبها. قال هؤلاء العلماء إنه في النهاية ، سيتراكم ما يكفي من المادة المظلمة في نجم أو كوكب بحيث تصطدم جسيمات المادة المظلمة ببعضها البعض ، مما يتسبب فيإبادةمن جسيمات المادة المظلمة. ستكون أشعة جاما علامة منبهة على الفناء. وبينما لا نستطيع رؤية المادة المظلمة ، فإنناعلبةرؤية أشعة جاما بفضل المراصد مثل تلسكوب فيرمي.

يبحث تلسكوب فيرمي ، الذي تم إطلاقه في عام 2008 ، عن إشعاع غاما عبر الكون ، من هنا في نظامنا الشمسي إلى أبعد مناطق الفضاء. يبحث فيرمي في الثقوب السوداء ، والمستعرات الأعظمية ، ونعم ، كوكب المشتري ، حيث تراكم 12 عامًا من البيانات التي استخرجها العلماء بحثًا عن أدلة على أشعة جاما التي قد تشير إلى فناء المادة المظلمة.

امرأة ذات شعر داكن أملس وأعلى مزهر باللون الأزرق أمام السبورة مع تركيبة علمية عليها.

تطلق ريبيكا لين من جامعة ستانفورد على نفسها اسم 'فيزيائية الجسيمات الفلكية'. تركيزها البحثي الرئيسي هو الكشف عن طبيعة المادة المظلمة. صورة عبرريبيكا لين.

شاب يرتدي سترة سوداء بسيطة ويحدق باهتمام في جهاز الكمبيوتر الخاص به.

يركز تيم ليندن من جامعة ستوكهولم على البحث عن إشارات غير مباشرة من فناء المادة المظلمة في الكون. صورة عبرتيم ليندن.

على الرغم من أن Leane و Linden لم يعثرا على المادة المظلمة من كوكب المشتري حتى الآن ، فقد عثروا على فائض مثير للاهتمام من أشعة جاما عند مستويات طاقة منخفضة على عملاق الغاز. قالوا إنهم يأملون في دراسة كوكب المشتري باستخدام تلسكوبات أحدث وأكثر قوة لا تزال في مرحلة المفهوم. سيكون أداء هذه التلسكوبات الجديدة أفضل في النهاية الدنيا من دراساتهم ، حيث يكافح فيرمي.

يعتقد Leane أن طريقتهم في البحث عن المادة المظلمة يمكن استقراءها إلى الكواكب الخارجية والأقزام البنية. تستهدف الدراسات المستقبلية هذه الأجسام القريبة من مركز المجرة ، حيث يعتقد العلماء أن المزيد من المادة المظلمة موجودة. يعتقد العلماء أن هذه الأجسام ستبدو أكثر سخونة في الأشعة تحت الحمراء من الكواكب والنجوم البعيدة ، بسبب زيادة تواتر إبادة المادة المظلمة في قلبها. إنهم يأملون أن يوفر تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، المقرر إطلاقه في وقت لاحق من هذا العام ، مسحًا بالأشعة تحت الحمراء لتأكيد نظريتهم.

وهكذا ، على الرغم من الطبيعة القاتمة للمادة المظلمة ، فإن إمكانية الاكتشافات المستقبلية تبدو أكثر إشراقًا الآن.

رسم تخطيطي بدائرتين باللون الأزرق المبقع و 2 مربع أخضر ، أحدهما به بقع.

يُظهر أعلى اليسار تعداد أشعة غاما في منطقة 45 درجة حول المشتري. يُظهر الجزء العلوي الأيمن نفس الجزء من السماء عندما لا يكون المشتري موجودًا (الخلفية). يُظهر أسفل اليسار عدد بقايا أشعة غاما عند طرح الخلفية. يُظهر أسفل اليمين حجم وموقع المشتري من تلسكوب فيرمي. إذا كان هناك فائض في أشعة جاما ، فيجب أن تكون الخريطة الموجودة أسفل اليسار مضاءة في موقع المشتري. في مستويات الطاقة هذه ، لم يحدث ذلك ، على الرغم من أنه كان موجودًا عند مستويات طاقة منخفضة ، مما أدى إلى الحاجة إلى مزيد من المراقبة باستخدام التلسكوبات الجديدة. الصورة عبر ريبيكا لين وتيم ليندن /arXiv.

الخلاصة: حجم المشتري الكبير ولبه البارد يجعلانه هدفًا ممتازًا في البحث عن المادة المظلمة. قام فريق من العلماء بتحليل بيانات أشعة جاما من تلسكوب فيرمي بحثًا عن علامات على المادة المراوغة.

المصدر: التحليل الأول لكوكب المشتري في أشعة جاما وبحث جديد عن المادة المظلمة

عبر Phys.org