Ученые-астрономы полагают, что темная материя концентрируется внутри массивных экзопланет, и ее наличие можно определить по повышению их температуры.
Согласно современным представлениям, основную массу галактик составляют не звезды, планеты и газовые облака, а темную материю. Наличие темной материи проявляется через ее гравитационное воздействие на видимую материю, такую как звезды и газ. Предполагается, что она играет ключевую роль в формировании крупномасштабной структуры Вселенной, а также в процессе возникновения и развития галактик, окружая их обширным «темным гало». Однако ни в каком другом виде фундаментальных взаимодействий, помимо гравитационного, темная материя не участвует.
Поскольку она не излучает и не поглощает электромагнитные волны, она остается незаметной для наших телескопов. Астрофизики продолжают дискуссии относительно того, из каких частиц она состоит и какие методы наблюдений являются наиболее эффективными для ее изучения искать. Юрий Смирнов из Университета Огайо и Ребекка Лин, работающая в Стэнфордском университете, предлагают рассмотреть новые подходы в поисках, сосредоточившись на ядрах экзопланет. Их исследование представлено в статье, принятой к публикации в журнале Physical Review Letters и уже доступной в онлайн-библиотеке препринтов ArXiv.org.
Действительно, ранее существовали предположения о том, что скопления темной материи способны концентрироваться в областях с высокой плотности и гравитацией, в частности, в центрах нейтронных звезд. Подобный процесс может происходить и с достаточно крупными и массивными экзопланетами, что, вероятно, привело бы к дополнительному нагреву их ядер. Ученые полагают, что возросшая температура может служить признаком наличия темной материи. Для обнаружения этого слабого сигнала экзопланета должна обладать значительными размерами и низкой температурой.
В связи с этим, ей необходимо обладать значительным возрастом и располагаться на максимально большом удалении от своей звезды, чтобы успеть полностью остыть — в противном случае словам Смирнова отметила, что «трудно будет увидеть свечение на фоне лесного пожара». Более предпочтительным сценарием является формирование планеты в системе, расположенной ближе к центру Галактики, где плотность темной материи выше, чем на окраинах. В идеале это должна быть « планета-сирота», выброшенная из своей звездной системы и бесцельно скитающаяся в безлюдных и ледяных просторах Галактики.
По мнению исследователей, аннигиляция частиц темной материи может приводить к повышению температуры экзопланет с массой, равной 14 масс Юпитера, на 250–500 кельвинов. Проведение масштабных измерений температуры этих экзопланет и их распределение по карте Млечного Пути позволит выявить, возрастает ли она по мере приближения к центру галактики. Подобный признак станет свидетельством наличия темной материи.
По мнению разработчиков, необходимые наблюдения вполне осуществимы. Это станет возможным благодаря космическим телескопам James Webb и Nancy Grace RST, запуск которых запланирован на 2021 и 2025 годы.