Karanlık Maddeden Yapılmış Tüm Gezegenler Var Olabilir. İşte Onları Nasıl Bulabiliriz. : BilimAlert

Kendi Güneş Sistemimiz gibi pek çok gezegen sistemi bulamamış olabiliriz. Yine de, görünüşe göre ortak bir noktaları var: Sıradan baryonik maddeden yapılmış gibi görünüyorlar – bilirsiniz, gezegen sistemimizin yapıldığı madde.

Peki ya başka şeylerden yapılmış gezegenler varsa: Standart Modelin dışındaki parçacıklar? Ya karanlık madde dediğimiz gizemli maddeden yapılmış gezegenler varsa?

Hiç kimse bu soruyu şu ya da bu şekilde cevaplayamaz, en azından mevcut bilgimizle. Ancak Wisconsin-Madison Üniversitesi’nden teorik fizikçi Yang Bai liderliğindeki bir bilim insanı ekibi, bu varsayımsal gezegenlerin nasıl ortaya çıkacağını ve gerçek olup olmadıklarını tespit edip edemeyeceğimizi öğrenmek istedi.

Kısa cevap, belirli koşullar karşılanırsa ve araştırmacılar nedenini bir makalede ortaya koyarsa evettir. arXiv ön baskı sunucusunda yayınlandı.

Bu Evrenimizde pek çok olağanüstü gizem var, ama en büyüklerinden biri karanlık madde olmalı. Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz ve neye benzediğini ya da neyden yapıldığını bilmiyoruz. Kesin olarak bildiğimiz tek şey, Evrendeki yerçekiminin baryonik madde miktarını ciddi şekilde aştığıdır.

Her galaksiyi, her yıldızı ve yıldızlar arasında sessizce ve karanlıkta sürüklenen her toz bulutunu hesaba kattığınızda, hala olması gerekenden çok daha fazla yerçekimi var. Bundan neyin sorumlu olduğunu bilmiyoruz, ancak bu gizemli kaynağa karanlık madde diyoruz ve bilim adamlarının araştırdığı birkaç teorik aday var.

Genel olarak, bu adaylar iki kategoriye ayrılabilir: tek parçacıklar ve aşağıdakileri içeren kompozitler: makroskobik gezegen ölçeğinde kütlelere sahip olabilecek karanlık madde damlaları veya Makrolar. Bai ve meslektaşları gibi açıklamak“Kütlesi ve/veya yarıçapı bir gezegeninkine benzer olan makroskopik bir karanlık madde durumu, bir yıldız sistemine bağlıysa, nesnenin temel fiziği tamamen başka bir şeye benzese bile, karanlık bir ötegezegen gibi davranacaktır.”

Dış gezegenleri tespit etmeye yönelik mevcut yöntemlerimiz, şu anda büyük ölçüde, bir dış gezegenin ev sahibi yıldızının ışığı üzerindeki etkisine dayanmaktadır. Bu bilgiyi ötegezegenin özelliklerini ölçmek için de kullanabiliriz.

Bir ötegezegen, transit olarak bilinen yıldızıyla aramızdan geçerken, yıldızın ışığının biraz sönmesine neden olur. Gökbilimciler, ötegezegenin yarıçapını hesaplamak için karartmanın derinliğini ölçebilirler. Ötegezegenler, yıldız ışığının dalga boyundaki değişikliklerde saptanabilen ortak bir ağırlık merkezi etrafında hareket ederken, yıldızlarının biraz hareket etmesine de neden olur. Radyal hız adı verilen hareket miktarı, ötegezegenin kütlesini hesaplamak için kullanılabilir.

Elimizdeki bu ölçümlerle, bir ötegezegenin yoğunluğunu hesaplayabilir ve böylece nasıl inşa edildiğini belirleyebiliriz. Jüpiter’inki gibi düşük yoğunluklu, devasa, düşük yoğunluklu bir atmosferi, bir gaz devini ima eder. Dünya’nınki gibi daha yüksek bir yoğunluk, kayalık bir bileşim anlamına gelir. Genel olarak, birincisinin yarıçapı daha büyük ve ikincisi daha küçüktür.

Bai ve meslektaşlarına göre bu, potansiyel karanlık madde ötegezegenlerini tespit etmek için kullanılabilir. Bir karanlık madde ötegezegeni, sıradan ötegezegenlerden beklenenden farklı özelliklere sahip olabilir ve şu anki gezegen oluşumu anlayışımıza meydan okur. Örneğin, demirden daha yoğun bir ötegezegen elde edebilir veya varlığının açıklanmasının imkansız olduğu kadar düşük yoğunluklu bir dış gezegen elde edebilirsiniz.

Şu anda, böyle bir aykırı değer tespit edilmedi, ancak bir bilim adamı hayal edebilir.

Buna ek olarak, gökbilimciler geçiş verilerine dayanarak ötegezegenlerin atmosferlerini inceleyebildiler. Geçişler sırasında yıldızdan gelen ışığın tayfını ölçerler ve daha sönük ve daha parlak dalga boyları arayarak bunu yıldızın normal ışığıyla karşılaştırırlar.

Bu, ötegezegenin atmosferindeki moleküller tarafından bir miktar ışığın emildiğini ve/veya yeniden yayıldığını gösterir; bilim adamları bu moleküllerin ne olduğunu belirlemek için bu verileri analiz edebilirler. Geçiş spektrumu bazı ciddi anormallikler ortaya çıkarırsa, bu bir karanlık madde ötegezegeninin varlığına işaret edebilir.

Radyal hız, bir ötegezegenin geçiş yapması gerektiğini gösteriyorsa ve ardından hiçbir geçiş gözlemlenmezse, bu, karanlık madde ötegezegenlerine işaret eden bir ipucu olabilir. Ve ışık eğrisi olarak bilinen bir geçiş eğimi beklenmedik bir şekil gösteriyorsa, bu da bir ipucu olabilir.

“Standart Model parçacıklarıyla küçük ama kaybolmayan etkileşim gücü nedeniyle, karanlık madde ötegezegeni tamamen opak olmayabilir, bu da sıradan bir ötegezegeninkinden ayırt edilebilir bir ışık eğrisi şekli oluşturur.” araştırmacılar yazıyor.

Bai ve meslektaşları, daha karmaşık bir teorik analiz için basit bir zemin hazırlayarak bu ışık eğrisinin nasıl görünebileceğini hesapladılar.

Ekip, çalışmanın iyileştirilebileceği birkaç yol olduğunu belirtiyor. Örneğin, sadece dairesel yörüngeleri düşündüler; Bununla birlikte, birçok ötegezegen, özellikle de karanlık madde ötegezegenlerinden beklenebileceği gibi, bir yıldızın yerçekimine yakalanmış olanlar eliptik yörüngelere sahiptir. Ayrıca, gezegen özellikleri nispeten basit tutulmuştur.

“Erken dönem karanlık madde ötegezegen-yıldız sistemi oluşumu ve karanlık madde ötegezegen yakalama üzerine daha fazla çalışma, karanlık madde ötegezegenlerini tespit etme olasılığını aydınlatmaya yardımcı olacaktır ve eğer tespit edilmezlerse karanlık madde ötegezegen bolluğuna sınır getirilmesi için gerekli olacaktır.” araştırmacılar sonuca varıyor.

Kağıt ön baskı sunucusunda mevcuttur arXiv.