In een recente studie gepubliceerd in het Journal of High Energy Physics , toonden twee onderzoekers van Brown University aan hoe gegevens van eerdere missies naar Jupiter wetenschappers kunnen helpen bij het onderzoeken van donkere materie, een van de meest mysterieuze verschijnselen in het universum. De reden waarom eerdere Jupiter-missies werden gekozen, is vanwege de uitgebreide hoeveelheid gegevens die is verzameld over de grootste planeet in het zonnestelsel, met name van de Galileo- en Juno-orbiters. De ongrijpbare aard en samenstelling van donkere materie blijft wetenschappers ontgaan, zowel figuurlijk als letterlijk, omdat het geen licht uitstraalt. Dus waarom blijven wetenschappers dit mysterieuze - en volledig onzichtbare - fenomeen bestuderen?

"Omdat het er is en we niet weten wat het is", zegt Dr. Lingfeng Li, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan de Brown University en hoofdauteur van het artikel. "Er zijn sterke bewijzen afkomstig van zeer verschillende datasets die wijzen op donkere materie:kosmische microgolfachtergrond, stellaire bewegingen in sterrenstelsels, zwaartekrachtlenseffecten, enzovoort. Kortom, het gedraagt ​​​​zich als een koude, niet-interactieve (daarom donker) stof op grote lengteschalen, terwijl de aard en mogelijke interacties binnen een kleinere lengteschaal nog onbekend zijn. Het moet iets gloednieuws zijn:iets dat verschilt van onze baryonische materie."

In het onderzoek bespraken de onderzoekers hoe opgesloten elektronen in het enorme magnetische veld en de stralingsgordel van Jupiter kunnen worden gebruikt om donkere materie en donkere bemiddelaar te onderzoeken die bestaan ​​tussen wat bekend staat als de donkere sector en onze zichtbare wereld. Ze leidden drie scenario's af voor opgesloten elektronen binnen de stralingsgordels van Jupiter:volledig opgesloten, quasi-opgesloten en niet-opgesloten elektronen. Hun resultaten toonden aan dat geregistreerde metingen van de Galileo- en Juno-missies aangeven dat geproduceerde elektronen volledig of quasi opgesloten kunnen worden in de binnenste stralingsgordels van Jupiter, wat uiteindelijk bijdraagt ​​aan energetische elektronenfluxen.

Een doel van deze studie was om een ​​eerste poging te doen om gegevens van eerdere, actieve en toekomstige missies naar Jupiter te gebruiken om nieuwe fysica te onderzoeken die verder gaat dan het traditionele model van deeltjesfysica. Hoewel gegevens voor deze studie werden verzameld van de jarenlange missies van de Galileo- en Juno-orbiters bij Jupiter, denkt Li niet dat dit soort onderzoek kan worden uitgevoerd met behulp van gegevens van andere langetermijnmissies naar andere planeten, zoals Saturnus en zijn historische Cassini-missie.

"Ten eerste is Jupiter veel zwaarder dan Saturnus", legt Li uit. "De ontsnappingssnelheid is bijna twee keer zo groot als die van Saturnus, wat betekent dat de opnamesnelheid van donkere materie bij Jupiter enorm is verbeterd. Bovendien heeft Jupiter geen significante hoofdring en kunnen elektronen lange tijd worden gevangen voordat ze worden geabsorbeerd door de ringmaterialen. Andere hemellichamen in de zonnestelsels zijn gewoon te klein (bijv. de aarde). De zon is een zeer interessant doelwit, maar het magnetische veld is zeer niet-triviaal. We weten nog niet hoe we de zonnegegevens moeten interpreteren , maar het is het overwegen waard."

Hoewel Li zei dat ze nog niet hebben besloten wat te doen in termen van toekomstige studies, wordt het artikel afgesloten met aanbevelingen voor toekomstige Jupiter-missies om de reikwijdte van de deeltjesfysica uit te breiden en tegelijkertijd nauwkeurigere metingen te geven van de energetische elektronenfluxen die in dit artikel worden besproken. + Verder verkennen

Onderzoek naar zuurstofionen in de binnenste stralingsgordels van Jupiter