Wenn Sie nach dunkler Materie suchen, aber nicht wissen, wo Sie sie finden können, könnte ein riesiger Planet genau der Teilchendetektor sein, den Sie brauchen! Glücklicherweise gibt es mehrere davon in unserem Sonnensystem, und der größte und nächste ist Jupiter. Forscher haben enthüllt, wie ein Gasriese den Schlüssel zum Nachweis der schwer fassbaren Dunklen Materie halten könnte.
Die Natur der Dunklen Materie ist derzeit eines der größten Geheimnisse der Physik. Es interagiert gravitativ – wir können sehen, wie es Galaxien zusammenhält, die sonst auseinanderfliegen würden – aber es scheint nicht auf andere Weise mit normaler Materie zu interagieren.
Die populärsten Theorien besagen, dass dunkle Materie eine Art Teilchen ist, das entweder zu klein ist oder zu schwach wechselwirkt, um leicht beobachtet zu werden. Teilchenbeschleuniger und Collider-Experimente wurden entwickelt, um subatomare Teilchen zusammenzustoßen. Die Forscher hoffen auf einen unerwarteten Energiemangel bei der Kollision, was darauf hindeuten könnte, dass ein unbekanntes Teilchen, vielleicht dunkle Materie, den Detektor verlassen hat. Noch kein Glück.
Forschung
Aber dunkle Materie muss auch in der Natur existieren und kann von Objekten mit großen Gravitationsquellen wie Erde, Sonne und Jupiter gravitativ eingefangen werden. Im Laufe der Zeit kann sich dunkle Materie in einem Planeten oder Stern ansammeln, bis sie so dicht wird, dass ein Teilchen dunkler Materie ein anderes treffen und beide zerstören kann. Auch wenn wir die dunkelste Materie nicht sehen können, sollten wir die Ergebnisse einer solchen Kollision sehen. Es wird hochenergetische Strahlung in Form von Gammastrahlen erzeugen.
Das Fermi-Gammastrahlenteleskop der NASA, das 2008 mit einer Delta-II-Rakete gestartet wurde, untersucht seit mehr als einem Jahrzehnt den Himmel nach Gammastrahlenquellen. Die Forscher Rebecca Lin (Stanford) und Tim Linden (Stockholm) benutzten ein Teleskop, um Jupiter zu betrachten, und führten die allererste Analyse der Gammastrahlungsaktivität des Riesenplaneten durch. Sie hofften, Beweise für überschüssige Gammastrahlung zu sehen, die durch die Vernichtung dunkler Materie im Inneren des Jupiters entsteht.
Wie Lin erklärt, machen Jupiters Größe und Temperatur ihn zu einem idealen Detektor für dunkle Materie. „Weil Jupiter im Vergleich zu anderen Planeten im Sonnensystem eine große Oberfläche hat, kann er mehr dunkle Materie einfangen. Dann fragen Sie sich vielleicht, warum Sie nicht einfach die noch größere (und sehr nahe) Sonne verwenden. Nun, der zweite Vorteil ist, dass Jupiter, da er einen kühleren Kern als die Sonne hat, den Partikeln der Dunklen Materie weniger Hitzeschocks gibt. Dies könnte teilweise die Verdunstung von heller dunkler Materie von Jupiter verhindern, die von der Sonne verdunsten würde."
Erste Studien von Jupiter haben noch nicht zur Entdeckung der Dunklen Materie geführt. Es gab jedoch einen verlockenden Überschuss an Gammastrahlung bei niedrigen Energieniveaus, der ausgefeiltere Werkzeuge erfordert, um richtig untersucht zu werden.
Die AMEGO- und e-ASTROGRAM-Teleskope befinden sich noch in der Entwicklung, aber sie könnten nur die Werkzeuge sein, die für die Suche nach dunkler Materie benötigt werden, und Jupiter könnte das Zielobjekt sein, in dem sie gefunden werden soll.
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