科學(xué)家說(shuō)，行星的溫度揭示了新的細(xì)節(jié)，這使得我們可以利用系外行星作為暗物質(zhì)探測(cè)器。在一篇新的論文中，兩位天體物理學(xué)家建議可以通過(guò)測(cè)量暗物質(zhì)對(duì)系外行星溫度的影響來(lái)檢測(cè)暗物質(zhì)，系外行星是太陽(yáng)系以外的行星。
這可以為暗物質(zhì)提供新的見(jiàn)解，暗物質(zhì)是一種無(wú)法直接觀察的神秘物質(zhì)，但它大約占宇宙質(zhì)量的80%。
"俄亥俄州立大學(xué)宇宙學(xué)和天體粒子物理學(xué)中心的研究員斯米爾諾夫說(shuō)："我們認(rèn)為應(yīng)該有大約3000億顆系外行星等待被發(fā)現(xiàn)。
"即使找到并研究其中的一小部分，也能給我們提供大量我們現(xiàn)在不知道的關(guān)于暗物質(zhì)的信息。"
斯米爾諾夫與斯坦福大學(xué)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員麗貝卡-利恩共同撰寫(xiě)了該論文。它于2021年4月22日發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。
斯米爾諾夫說(shuō)，當(dāng)系外行星的引力捕獲暗物質(zhì)時(shí)，暗物質(zhì)前往行星核心，在那里它 "湮滅"并以熱量形式釋放其能量。被捕獲的暗物質(zhì)越多，它就越能加熱系外行星。
這種加熱可以由美國(guó)宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡測(cè)量，這個(gè)紅外線望遠(yuǎn)鏡定于今年10月發(fā)射，將能夠測(cè)量遙遠(yuǎn)的系外行星的溫度。如果系外行星有這種與暗物質(zhì)相關(guān)的異常加熱，我們應(yīng)該能夠發(fā)現(xiàn)它。系外行星在探測(cè)輕質(zhì)暗物質(zhì)方面可能特別有用，輕質(zhì)暗物質(zhì)是質(zhì)量較低的暗物質(zhì)。研究人員還沒(méi)有通過(guò)直接探測(cè)或其他實(shí)驗(yàn)來(lái)探測(cè)輕質(zhì)暗物質(zhì)。
科學(xué)家們認(rèn)為，暗物質(zhì)的密度向我們銀河系的中心增加。如果這是真的，行星離銀河系中心越近，它們的溫度應(yīng)該上升得越多。"如果我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的東西，那將是令人驚訝的。顯然，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，"斯米爾諾夫說(shuō)。
斯米爾諾夫和利恩提出了一種搜索方式，即在靠近地球的地方尋找氣態(tài)巨行星，也就是所謂的 "超級(jí)木星"和褐矮星，以尋找由暗物質(zhì)引起的加熱的證據(jù)。用這樣的行星作為暗物質(zhì)探測(cè)器的一個(gè)好處是，它們不像恒星那樣有核聚變，所以會(huì)有較少的 "背景熱"，這將使我們很難找到暗物質(zhì)信號(hào)。
除了這種局部搜索外，研究人員建議搜索不再圍繞恒星運(yùn)行的遙遠(yuǎn)的流氓系外行星。缺乏來(lái)自恒星的輻射將再次減少可能掩蓋暗物質(zhì)信號(hào)的干擾。
斯米爾諾夫說(shuō)，使用系外行星作為暗物質(zhì)探測(cè)器的一個(gè)最好的部分是，它不需要任何新類型的儀器，如望遠(yuǎn)鏡，或已經(jīng)在進(jìn)行的搜索。
截至目前，研究人員已經(jīng)確定了4300多顆確認(rèn)的系外行星，另外還有5695顆候選行星目前正在調(diào)查中。歐洲航天局的一個(gè)空間觀測(cè)站Gaia預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年內(nèi)再確定數(shù)以萬(wàn)計(jì)的潛在候選者。
斯米爾諾夫說(shuō)："隨著這么多的系外行星被研究，我們將有一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)，比以往任何時(shí)候都更多地了解暗物質(zhì)"。
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