.jpg)
يتوقع زوج من علماء الفيزياء أن المادة المظلمة قد ترفع درجة حرارة الكواكب خارج نظامنا الشمسي. يقولون إن التلسكوبات الفضائية التي يجري العمل عليها بالفعل يجب أن تكون قادرة على تحديد التأثير ، مما قد يُمكِّن العلماء من تتبع كيفية توزيع الأشياء الغامضة داخل مجرتنا درب التبانة.
تقول سارة سيجر ، عالمة الكواكب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، والتي لم تشارك في العمل: "في العلم ، نادرًا ما نحصل على فكرة جديدة تمامًا". "لذلك ، أعتقد أنه من الرائع رؤية هذا التقاطع المتداخل بين المادة المظلمة والكواكب الخارجية."
على مدى عقود ، اعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن المادة المظلمة غير المرئية يجب أن تغلف كل مجرة ، تمامًا مثل الزجاج الذي يحيط بدوامة اللون في مركز الرخام. جاذبية المادة المظلمة ضرورية لشرح سبب عدم طيران النجوم في المجرات سريعة الدوران إلى الفضاء.
يفترض الفيزيائيون أن المادة تتكون من نوع من الجسيمات الأولية الباقية من الانفجار الأعظم. ولكن حتى الآن ، فإن جميع الأدلة على المادة المظلمة تأتي من تأثيرات الجاذبية ، حيث لم يتم البحث عن جسيمات المادة المظلمة التي تطفو وتتفاعل مع المادة العادية بطرق أخرى.
وبدلاً من ذلك ، بحث بعض علماء الفيزياء الفلكية في السماء عن علامات غير مباشرة لجسيمات المادة المظلمة. تفترض العديد من النظريات أنه عندما يصطدم زوج من الجسيمات ، يجب أن يبيد كل منهما الآخر لإنتاج جسيمات عادية يمكن ملاحظتها. على سبيل المثال ، رأى الباحثون علامات توهج غامض في وسط مجرتنا ، حيث يجب أن تكون المادة المظلمة أكثر كثافة. لكنهم يتجادلون حول ما إذا كان يأتي من مادة مظلمة أو مصادر أكثر واقعية مثل النجوم النيوترونية.
تقترح ريبيكا لين ، عالمة فيزياء الجسيمات النظرية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وجوري سميرنوف ، عالم فيزياء الجسيمات الفلكية في جامعة ولاية أوهايو (OSU) ، استخدام الكواكب الخارجية ككاشفات للمادة المظلمة. بسبب الجاذبية ، قد تستقر جسيمات المادة المظلمة في قلب الكواكب. هناك ، قد يقضون على بعضهم البعض لإنتاج حرارة كافية لرفع درجات حرارة الكواكب ، حسب حسابات الفريق في بحث نُشر في مجلة Physical Review Letters.
اقترح آخرون أن المادة المظلمة قد تتجمع في أجسام ضخمة وتدفئها ، مثل النجوم النيوترونية. في الواقع ، استخدمت دراسة من عام 2007 بيانات من الأرض لاستبعاد جسيمات المادة المظلمة فوق كتلة معينة. لكن يجب أن تضع الكواكب الخارجية أهدافًا ممتازة لعمليات البحث هذه لعدة أسباب ، كما يوضح Leane ، الموجود حاليًا في SLAC National Accelerator Laboratory. أولاً ، يمكن أن تكون أضخم بكثير من الكواكب في نظامنا الشمسي ، لذا يجب أن تجمع المزيد من المادة المظلمة وتحبس جسيمات المادة المظلمة الأخف. ثانيًا ، إنها أكثر عددًا وأسهل في اكتشافها من النجوم النيوترونية. يقدر الباحثون أن مجرتنا درب التبانة يجب أن تعج بـ 300 مليار كوكب خارج المجموعة الشمسية.
ومع هذا ، لن يفعل أي كوكب خارجي ذلك. للكشف عن الاحترار الصغير نسبيًا من المادة المظلمة ، يجب أن يكون الكوكب قد برد منذ ولادته النارية. لذلك يجب أن يكون عمره عدة مليارات من السنين. ويجب أن يدور بعيدًا عن حرارة نجمه. يقول سميرنوف: "أنت لا تريد البحث عن شمعة في حريق غابة". ستكون الأهداف المثالية هي الكواكب المارقة التي هربت من نجومها أو النجوم الفاشلة المعروفة باسم الأقزام البنية ، وكلاهما يمكن رصده من خلال كيفية تشويه جاذبيتهما لصور النجوم البعيدة.
يقدر الباحثون أن إبادة المادة المظلمة يمكن أن ترفع درجة حرارة كوكب بأكثر من 14 مرة من كوكب المشتري، من 250 كلفن إلى 500 كلفن أو أكثر. يجب أن يتجمع المزيد من المادة المظلمة في كواكب أقرب إلى مركز المجرة ، حيث تكون كثافة المادة المظلمة أعلى. لذلك ، كما يقول لين ، قد يبحث علماء الفلك عن درجات حرارة الكواكب الأكثر برودة للارتفاع كلما اقتربوا من المركز. "إذا رأينا هذه البصمة ، فسيكون ذلك بمثابة مسدسًا مدخناً للمادة المظلمة."
هناك بعض المحاذير. حتى إذا اكتشف العلماء الاحترار ، فلن توفر الإشارة قياسات لكتلة جسيمات المادة المظلمة وغيرها من الخصائص. يفترض المخطط أيضًا أن جسيمات المادة المظلمة لا تتطلب عدة مليارات من السنين لتستقر في الكواكب ، كما يشير كريس كوفاريس ، عالم فيزياء الجسيمات الفلكية في الجامعة التقنية الوطنية بأثينا ، الذي حلل تراكم المادة المظلمة في النجوم النيوترونية أكبر بكثير. ويقول إن هذا افتراض يجب التحقق منه.
ومع ذلك ، يقول Leane و Smirnov ، من المرجح أن يتم جمع البيانات الخاصة بهذه الدراسة عن طريق التلسكوبات الفضائية التي يجري تطويرها بالفعل. على وجه الخصوص ، سيسعى تلسكوب نانسي جريس الفضائي الروماني التابع لناسا (المعروف سابقًا باسم WFIRST) ، المقرر إطلاقه في عام 2025 ، وتلسكوب جيمس ويب الفضائي ، المقرر إطلاقه في وقت لاحق من هذا العام ، إلى البحث عن مثل هذه الكواكب. يقول Seager: "سنصطاد بالتأكيد الكواكب المارقة باستخدام WFIRST".
يقول جون بيكوم ، عالم الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة ولاية أوهايو ، إن دراسة الكواكب الخارجية ستكمل عمليات البحث الأرضية عن جسيمات المادة المظلمة. ويقول إن أجهزة الكشف الموجودة تحت الأرض لا تستطيع استشعار جسيمات المادة المظلمة إلا بكتل أكبر من كتلة البروتون ، لكن البحث عن الكواكب الخارجية سيكون حساسًا للجسيمات التي لا تتجاوز 1/1000 من تلك الكتلة ، كما يقول. "هذا يسمح لنا بسبر خصائص المادة المظلمة بطرق لا يمكننا فحصها على الأرض."
المصدر