暗物質能加熱系外行星?_風聞
观察者网用户_244575-2021-05-10 08:49
作者:BRIAN KOBERLEIN
翻譯:張宇辰
校對:王婧彧 王茸 張硯斌 楊伯順
審閲:牧夫校對組
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後台:庫特莉亞夫卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳
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啊,暗物質,你一直在向我們做着暗示!暗物質,這個東西很難研究,令人頭大。因為它不與光相互作用,因此我們關於它的證據,都是來自於它對光和可見物質的引力效應。而且,目前我們最大的困難是:我們仍然不知道它究竟是什麼。那些直接檢測暗物質的努力,最後都空手而歸;間接尋找暗物質的方法也是如此(例如通過銀河系中過剩的伽馬射線)。但一項最近發表在《物理評論快報》上的研究表明,天文學家們仍在鍥而不捨、想方設法地去檢測它。
這項新的研究採取了更加有趣的方法。關於暗物質的流行想法之一,是它由大質量弱相互作用粒子(WIMP)組成。目前已知的粒子(如電子或質子),都不如這些粒子的質量大。通過弱核力,暗物質粒子會衰變成較輕的粒子。雖然衰變粒子可能很難直接被觀測到,但此項研究獨闢蹊徑,建議尋找它們對系外行星的影響。
暗物質和普通物質能通過引力來相互作用,而系外行星可以捕獲少量暗物質(這些暗物質傾向於聚集在系外行星核的周圍)。當暗物質衰變時,它會向系外行星釋放熱能,從而使系外行星變得更加温暖。因此,如果我們發現系外行星比預期的温度要高一些,這將是暗物質存在的證據。

不同暗物質模型預示的變暖效應
圖片來源: Leane and Smirnov
那麼,哪些系外行星是最好的候選研究對象呢?答案是——大型系外行星,如“超級木星”。它們的高質量使得它們可能會捕獲大量的暗物質;而且,它們的預期温度也已經被科學家很好的解讀了。由於“超級木星”主要由氫和氦組成,它們的核心熱量主要來自引力收縮,就像擠壓一個橡皮球會使它變暖一樣,“超級木星”也會因引力的擠壓而變熱。但是,這些行星不夠大,不足以像恆星那樣引發核聚變,所以,一旦它們的温度比我們預期的高,那一定是通過某種放射性衰變形成的。
研究團隊通過它們的暗物質加熱模型,仔細研究後表明:這種熱效應,應該可以被下一代望遠鏡——如詹姆斯.韋伯太空望遠鏡探測到。由於系外行星温度升高的程度取決於銀河系中暗物質的數量,這項技術也可以被用來繪製銀河系中暗物質的分佈。然後,科學家們就可以開始縮小暗物質模型的範圍。
當然,在詹姆斯.韋伯太空望遠鏡上線之後,對系外行星的進一步探測調查,也可能顯示它們並沒有變暖。但即便如此,這也不失為一個好結果。這表示暗物質沒有使系外行星變暖,所以,它要麼不存在,要麼就是超越人類想象力的奇譎之物。破解暗物質之謎,是人類研究的目標,實現該目標的唯一方法就是不斷地收集新的數據。
原文鏈接
https://www.universetoday.com/151101/dark-matter-could-change-the-temperature-of-exoplanets-allowing-us-to-detect-it/
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