Възможно е да не сме открили много планетни системи като нашата Слънчева система. И все пак има нещо, което ги обединява: изглежда, че те са изградени от добрата стара обикновена барионна материя – знаете, от какво е изградена нашата планетарна система.
Но какво ще стане, ако има планети, които са изградени от други неща: частици извън стандартния модел? Ами ако има планети, изградени от мистериозното вещество, което наричаме тъмна материя?
Никой не може да отговори на този въпрос по един или друг начин, поне не и с настоящите ни познания. Но екип от учени, ръководен от физика-теоретик Янг Бай от Университета на Уисконсин-Медисън, иска да разбере как биха се проявили тези хипотетични планети – и дали бихме могли да ги открием, ако са реални.
Краткият отговор е „да“, ако са изпълнени определени условия, и изследователите излагат причините за това в статия, публикувана на сървъра за предпечатни публикации arXiv, предаде БГНЕС.
В тази наша Вселена има много нерешени загадки, но една от най-големите е тъмната материя. Не знаем какво представлява тъмната материя, не знаем как изглежда и от какво е съставена. Единственото, което знаем със сигурност, е, че гравитацията във Вселената сериозно надвишава количеството на барионната материя.
След като се отчете всяка галактика, всяка звезда и всеки облак прах, който се носи безшумно и тъмно между звездите, все още има много повече гравитация, отколкото би трябвало да има. Не знаем какво е отговорно за това, но наричаме този загадъчен източник тъмна материя и има няколко теоретични кандидати, които учените изследват.
Най-общо тези кандидати могат да бъдат разделени на две категории: единични частици и композити, включително макроскопични петна от тъмна материя, или макроси, които биха могли да имат маси от планетарен мащаб. И както обясняват Бай и колегите му: „Макроскопично състояние на тъмна материя с маса и/или радиус, подобни на тези на планета, ще се държи като тъмна екзопланета, ако е ограничено до звездна система, дори ако физиката на обекта в основата му прилича на нещо съвсем друго.“
Астрономите могат да измерят дълбочината на затъмнението, за да изчислят радиуса на екзопланетата. Екзопланетите също така предизвикват леко движение на своите звезди, тъй като двете се движат около общ център на тежестта, което може да се открие чрез промени в дължината на вълната на светлината на звездата. Размерът на движението, наречен радиална скорост, може да се използва за изчисляване на масата на екзопланетата.
С тези измервания можем да изчислим плътността на екзопланетата и по този начин да определим как е изградена тя. Ниската плътност, като тази на Юпитер, предполага огромна атмосфера с ниска плътност – газов гигант. По-високата плътност, като тази на Земята, предполага скалист състав. Обикновено първите имат по-големи радиуси, а вторите – по-малки.
Според Бай и колегите му това може да се използва за откриване на потенциални екзопланети от тъмна материя. Една екзопланета от тъмна материя може да има различни свойства от очакваните от обикновените екзопланети по начин, който противоречи на сегашното ни разбиране за формирането на планетите. Например може да се получи екзопланета с плътност, по-голяма от тази на желязото, или такава с толкова ниска плътност, че съществуването ѝ да е невъзможно да се обясни.
Освен това астрономите са успели да изследват атмосферите на екзопланети въз основа на данни за транзит. Те измерват спектъра на светлината от звездата по време на транзитите и го сравняват със светлината на звездата в нормално състояние, като търсят по-слаби и по-ярки дължини на вълните. Това означава, че част от светлината е била погълната и/или излъчена отново от молекули в атмосферата на екзопланетата; учените могат да анализират тези данни, за да определят кои са тези молекули. Ако транзитният спектър разкрие сериозни аномалии, това може да означава наличието на екзопланета от тъмна материя.
„По-нататъшното изследване на ранното формиране на екзопланети от тъмна материя – звездна система и улавянето на екзопланети от тъмна материя би помогнало за изясняване на възможността за откриване на екзопланети от тъмна материя и би било необходимо, за да се определят границите на изобилието на екзопланети от тъмна материя, ако те не бъдат открити“, заключават изследователите.