Νέες έρευνες δείχνουν ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να συγκεντρωθεί σε τεράστιες χρονικές περιόδους στην καρδιά των πλανητών μεγέθους του Δία, δημιουργώντας μαύρες τρύπες που τρώνε αυτούς τους κόσμους από μέσα. Αυτή η εντυπωσιακή έννοια μπορεί να σημαίνει εξωστρεφούς πλανήτες ή “εξωπλανήτες”, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να μελετήσουν το μυστήριο της σκοτεινής ύλης.
Σε αυτό το νέο μοντέλο, τα σωματίδια Superheavy Dark Matter θα μπορούσαν να παγιδευτούν από εξωπλανήτες, να χάσουν ενέργεια και να παρασυρθούν προς τον πυρήνα αυτού του κόσμου. Μόλις εκεί, αυτά τα superheavy σωματίδια σκοτεινής ύλης συσσωρεύονται μέχρι να καταρρεύσουν, σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα. Αυτή η μαύρη τρύπα τρώει θορυβώδη από τον πλανήτη υποδοχής του.
Αυτή η νέα θεωρία σκοτεινής ύλης/μαύρης τρύπα δεν λειτουργεί με όλες τις συνταγές μαύρων οπών, ωστόσο. Για παράδειγμα, εάν Τα σωματίδια σκοτεινής ύλης συναντιούνται και εξοντώνται μεταξύ τους, όπως υποδηλώνουν ορισμένα μοντέλα (όπως συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια πληρούν τα αντίπασή τους, τα ποζιτρόνια), τότε δεν θα ήταν δυνατόν να συγκεντρωθούν σε ποσότητες που απαιτούνται για να καταρρεύσουν και να γέννησαν μια μαύρη τρύπα.
Η σκοτεινή ύλη είναι ανησυχητική για τους επιστήμονες, διότι, παρά το γεγονός ότι αντιπροσωπεύει το 85% των “υλικών” στο σύμπαν, δεν έχουμε ιδέα τι είναι. Το γεγονός ότι η σκοτεινή ύλη δεν αλληλεπιδρά με το φως σημαίνει ότι δεν μπορεί να κατασκευαστεί τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια που σχηματίζουν τα άτομα που συνθέτουν όλα όσα βλέπουμε γύρω μας: το συνηθισμένο θέμα του σύμπαντος – αστέρια, πλανήτες, φεγγάρια, ζωντανά πράγματα κλπ. Αυτή η έλλειψη αλληλεπίδρασης με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία καθιστά επίσης το σκοτεινό θέμα αποτελεσματικά. Αυτό το παζλ έχει οδηγήσει σε επιστήμονες να προτείνουν όλους τους τύπους διαφορετικών σωματιδίων που ενδέχεται να αντιπροσωπεύουν τη σκοτεινή ύλη, πολλά από τα οποία έχουν διαφορετικές ιδιότητες.
Αλλά υπάρχει μια άλλη προειδοποίηση στη συνταγή σκοτεινής ύλης που απαιτείται για να συμβεί αυτή η διαδικασία. Τα συστατικά σωματίδια θα πρέπει να έχουν πολύ μεγάλες μάζες. Αυτό αποκλείει ένα από τα πιο ευνοημένα υποψήφια σωματίδια σκοτεινής ύλης, το άξονα, ένα υποθετικό σωματίδιο με πολύ μικρή μάζα.
“Εάν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης είναι αρκετά βαριά και μην εξαφανιστούν, μπορεί τελικά να καταρρεύσουν σε μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα”, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, ο ερευνητής του Riverside Mehrdad Phoroutan Mehr είπε σε δήλωση. “Εάν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης είναι αρκετά βαριά και μην απομακρύνουν, μπορεί τελικά να καταρρεύσουν σε μια μικρή μαύρη τρύπα”.
Πώς γεννιούνται μαύρες τρύπες σκοτεινής ύλης;
Επί του παρόντος, οι ελαφρύτερες μαύρες τρύπες που γνωρίζουμε είναι οι λεγόμενες αστρικές μαύρες τρύπες. Αυτά πιστεύεται ότι έχουν μάζες μεταξύ περίπου 3 και 100 φορές το μάζα του ήλιου. Η λογική πίσω από αυτό είναι υγιής, καθώς αυτές οι μαύρες τρύπες γεννιούνται όταν τα τεράστια αστέρια εξαντλούνται από το πυρηνικό καύσιμο στο τέλος της ζωής τους. Καθώς μια έκρηξη σουπερνόβα εκτοξεύει τα εξωτερικά στρώματα αυτών των αστεριών, οι αστρικοί πυρήνες τους καταρρέουν.
Αυτό σημαίνει ότι η μάζα των αστρικών μαζικών μαύρων οπών καθορίζεται από τις μάζες των αστέγων προγόνων που τα δημιούργησαν. Επιπλέον, η κατώτερη μάζα καθορίζεται από το γεγονός ότι τα αστέρια με λιγότερο από 1,4 φορές τη μάζα του ήλιου (μια τιμή γνωστή ως το όριο Chandrasekhar) δεν μπορεί να πάει Supernova, οπότε δεν μπορεί να γεννήσει μια μαύρη τρύπα ή ένα αστέρι νετρονίων. Αντ ‘αυτού, αυτά τα αστέρια αφήνουν πίσω τους ένα λευκό νάνο.
Υπάρχει και ένα άλλο όριο μάζας που πρέπει να εξεταστεί. Το Tolman -Oppenheimer -Volkoff (Tov) περιορίζει τους αστρικούς πυρήνες που δημιουργούν μαύρες τρύπες και εκείνες που τα αστέρια νετρονίων γέννησης. Αν και λιγότερο καθορισμένο από το όριο Chandrasekhar, το όριο TOV υποδηλώνει ότι μετά την εκτόξευση του μεγαλύτερου μέρους του, ένας αστρικός πυρήνας πρέπει να έχει τουλάχιστον 2,2 έως 2,9 φορές τη μάζα του ήλιου για να σχηματίσει μια μαύρη τρύπα.
Αυτό το όριο είναι αβέβαιο, όπως σήμερα η ελαφρύτερη μαύρη τρύπα που έχουμε εντοπίσει και επιβεβαιώσει είναι περίπου 3,8 φορές η μάζα του ήλιου, ενώ το βαρύτερο αστέρι νετρονίων ανιχνεύθηκε ποτέ ζυγίζει σε 2,4 ηλιακές μάζες.
Αυτές οι μαύρες τρύπες που τρώνε πλανήτη θα ήταν πολύ πιο ελαφριά από ό, τι ακόμη και η ελαφρύτερη αστρική μαύρη τρύπα, αν υιοθετήσουν τη μάζα του πλανήτη που καταβροχθίζουν. Η ομάδα προτείνει ότι αυτή η διαδικασία μπορεί να συμβεί σε πλανήτες με μάζες το ίδιο με τον Δία, ο οποίος έχει περίπου 0,001 φορές τη μάζα του ήλιου.
“Στα αέρια εξωπλανήτες διαφόρων μεγεθών, θερμοκρασιών και πυκνότητας, οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να σχηματίσουν σε παρατηρήσιμα χρονοδιαγράμματα, ενδεχομένως να δημιουργούν πολλαπλές μαύρες τρύπες σε μια μόνο ζωή του Exoplanet”, δήλωσε ο Phoroutan-Mehr. “Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν πώς οι έρευνες Exoplanet θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να κυνηγήσουν για τα σωματίδια Superhavy Dark Matter, ειδικά σε περιοχές που υποτίθεται ότι είναι πλούσιες σε σκοτεινή ύλη όπως το γαλαξιακό κέντρο του Γαλαξία”.
Φυσικά, εκτός από την παρακολούθηση ενός πλανήτη που καταβροχθίζεται από μέσα προς τα έξω, η διαδρομή δημιουργίας των αστρικών μαύρων οπών και το όριο TOV σημαίνει ότι η ανίχνευση μιας μαύρης τρύπα με μάζα λιγότερο από τον ήλιο θα μπορούσε να υποστηρίξει τη θεωρία της ομάδας.
“Η ανακάλυψη μιας μαύρης τρύπα με τη μάζα ενός πλανήτη θα ήταν μια σημαντική ανακάλυψη”, δήλωσε ο Phoroutan-Mehr. “Αν οι αστρονόμοι ανακαλύψουν ένα πληθυσμός Από τις μαύρες τρύπες μεγέθους πλανήτη, θα μπορούσε να προσφέρει ισχυρές αποδείξεις υπέρ του υπερφυσικού μοντέλου σκοτεινής ύλης. “
Αυτή η νέα θεωρία, σε συνδυασμό με τον αυξανόμενο κατάλογο των εξωπλανήτων, με πάνω από 5.000 κόσμους πέρα από το ηλιακό σύστημα, σημαίνει ότι αυτοί οι πλανήτες μπορούν τώρα να προστεθούν στα ουράνια όργανα που έχουν προταθεί ως ανιχνευτές σκοτεινής ύλης.
Ένα παράδειγμα είναι η πρόταση ότι ορισμένοι υποψήφιοι σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να παγιδευτούν σε αστέρια νετρονίων, να συγκεντρώνουν και να εκδιωχθούν σταδιακά ο ένας τον άλλον θέρμανση αυτών των αστρικών υπολειμμάτων.
“Έτσι, αν παρατηρούμε ένα παλιό και κρύο αστέρι νετρονίων, θα μπορούσε να αποκλείσει ορισμένες ιδιότητες της σκοτεινής ύλης, αφού η σκοτεινή ύλη θεωρητικά αναμένεται να τα ζεσταθεί”, δήλωσε ο Phoroutan-Mehr.
Η παγίδευση σκοτεινής ύλης μέσα σε εξωπλανήτες θα μπορούσε επίσης να προκαλέσει θέρμανση μέσα σε αυτούς τους κόσμους ή θα μπορούσε να τους αναγκάσει να εκπέμπουν ακτινοβολία υψηλής ενέργειας.
“Τα σημερινά όργανα δεν είναι αρκετά ευαίσθητα για να ανιχνεύσουν αυτά τα σήματα. Τα μελλοντικά τηλεσκόπια και οι διαστημικές αποστολές ενδέχεται να είναι σε θέση να τα παραλάβουν”, κατέληξε ο Phoroutan-Mehr. “Καθώς συνεχίζουμε να συλλέγουμε περισσότερα δεδομένα και να εξετάζουμε λεπτομερέστερα τους μεμονωμένους πλανήτες, οι εξωπλανήτες μπορούν να προσφέρουν κρίσιμες γνώσεις στη φύση της σκοτεινής ύλης”.
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύθηκε την Τετάρτη (20 Αυγούστου) στο περιοδικό Φυσική ανασκόπηση Δ.
