Темная материя может подогревать планеты-сироты изнутри

Считается, что большая часть массы галактик приходится не на звезды, планеты и газовые облака, а на темную материю. Ее присутствие обнаруживается по гравитационному влиянию на обычное вещество — звезды, газ и так далее. Считается, что под влиянием темной материи формируется крупномасштабная структура Вселенной, рождаются и эволюционируют галактики, окружая их обширным «темным гало». Однако ни в каком другом виде фундаментальных взаимодействий, помимо гравитационного, темная материя не участвует.

Она не испускает и не поглощает электромагнитные волны, поэтому остается невидимой для наших телескопов. Астрофизики до сих пор спорят, из каких частиц она состоит, где и как лучше их искать. Юрий Смирнов из Университета Огайо и Ребекка Лин (Rebecca Leane) из Стэнфорда предлагают новое направление поисков — в ядрах экзопланет. Об этом они пишут в статье, принятой к публикации в журнале Physical Review Letters и уже доступной в онлайн-библиотеке препринтов ArXiv.org.

В самом деле, ранее выдвигались гипотезы о том, что сгустки темной материи могут скапливаться в центрах тяжелых и плотных небесных тел — прежде всего нейтронных звезд. Аналогичное возможно для достаточно крупных и массивных экзопланет — и под ее влиянием ядра таких планет должны дополнительно нагреваться. По мысли ученых, повышенная температура и может указать на присутствие внутри темной материи. Для того чтобы этот слабый сигнал можно было заметить, экзопланета должна быть большой и как можно более холодной.

Поэтому ей стоит быть очень старой и находиться как можно дальше от своей звезды, чтобы успеть максимально остыть — иначе, по словам Смирнова, будет «трудно рассмотреть свечу на фоне лесного пожара». Еще лучше, если планета сформировалась в системе, находящейся ближе к центру Галактики, где плотность темной материи больше, чем на периферии. А в идеале это должна быть «планета-сирота», выброшенная из своей звездной системы и свободно летающая по пустым и холодным пространствам Галактики.

По оценкам ученых, для такой экзопланеты с массой в 14 масс Юпитера аннигиляция частиц темной материи должна повышать температуру на 250-500 кельвинов. Если мы сможем провести «массовые» измерения температуры таких экзопланет и распределить их на карте Млечного Пути, то можно будет увидеть, не растет ли она с приближением к центру. Такой сигнал станет указанием на присутствие в них долгожданной темной материи.

Авторы считают, что провести нужные наблюдения вполне возможно. Сделать это смогут космические телескопы James Webb и Nancy Grace RST, готовящиеся к запуску в 2021-м и 2025 году соответственно.