In de voortdurende zoektocht naar donkere materie in ons heelal, wetenschappers denken dat ze een unieke en krachtige detector hebben gevonden:exoplaneten.

In een nieuwe krant twee astrofysici suggereren dat donkere materie kan worden gedetecteerd door het effect te meten dat het heeft op de temperatuur van exoplaneten, dat zijn planeten buiten ons zonnestelsel.

Dit zou nieuwe inzichten kunnen opleveren in donkere materie, de mysterieuze substantie die niet direct kan worden waargenomen, maar die ongeveer 80% van de massa van het heelal uitmaakt.

"We geloven dat er ongeveer 300 miljard exoplaneten moeten zijn die wachten om ontdekt te worden, " zei Juri Smirnov, een fellow bij het Centrum voor Kosmologie en Astrodeeltjesfysica van de Ohio State University.

"Zelfs het vinden en bestuderen van een klein aantal van hen kan ons veel informatie geven over donkere materie die we nu niet weten."

Smirnov was co-auteur van het artikel met Rebecca Leane, een postdoctoraal onderzoeker aan het SLAC National Accelerator Laboratory aan de Stanford University. Het werd vandaag gepubliceerd (22 april, 2021) in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

Smirnov zei dat wanneer de zwaartekracht van exoplaneten donkere materie opvangt, de donkere materie reist naar de planetaire kern waar het "vernietigt" en zijn energie als warmte vrijgeeft. Hoe meer donkere materie wordt opgevangen, hoe meer het de exoplaneet zou moeten opwarmen.

Deze verwarming kan worden gemeten door NASA's James Webb Space Telescope, een in oktober gelanceerde infraroodtelescoop die de temperatuur van verre exoplaneten kan meten.

"Als exoplaneten deze abnormale verwarming hebben die wordt geassocieerd met donkere materie, we zouden het moeten kunnen ophalen, ' zei Smirnov.

Exoplaneten kunnen bijzonder nuttig zijn bij het detecteren van lichte donkere materie, Smirnov zei, dat is donkere materie met een lagere massa. Onderzoekers hebben lichte donkere materie nog niet onderzocht door directe detectie of andere experimenten.

Wetenschappers geloven dat de dichtheid van donkere materie toeneemt in de richting van het centrum van ons Melkwegstelsel. Als dat waar is, onderzoekers zouden moeten ontdekken dat de planeten dichter bij het galactische centrum zijn, hoe meer hun temperatuur zou moeten stijgen.

"Als we zoiets zouden vinden, het zou fantastisch zijn. Duidelijk, we zouden donkere materie hebben gevonden, ' zei Smirnov.

Smirnov en Leane stellen één type onderzoek voor waarbij dicht bij de aarde wordt gekeken naar gasreuzen - de zogenaamde "Super Jupiters" - en bruine dwergen op zoek naar aanwijzingen voor verwarming veroorzaakt door donkere materie. Een voordeel van het gebruik van dergelijke planeten als detectoren voor donkere materie is dat ze geen kernfusie hebben. zoals sterren doen, dus er is minder "achtergrondwarmte" waardoor het moeilijk zou zijn om een ​​signaal van donkere materie te vinden.

Naast deze lokale zoekopdracht, de onderzoekers suggereren een zoektocht naar verre malafide exoplaneten die niet langer om een ​​ster draaien. Het gebrek aan straling van een ster zou opnieuw de interferentie verminderen die een signaal van donkere materie zou kunnen verduisteren.

Een van de beste aspecten van het gebruik van exoplaneten als donkere-materiedetectoren is dat er geen nieuwe soorten instrumenten voor nodig zijn, zoals telescopen, of zoekopdrachten die nog niet worden uitgevoerd, zei Smirnov.

Vanaf nu, onderzoekers hebben meer dan 4 geïdentificeerd, 300 bevestigde exoplaneten en nog eens 5, 695 kandidaten worden momenteel onderzocht. Gaia, een ruimtewaarnemingscentrum van het Europees Ruimteagentschap, zal naar verwachting de komende jaren nog tienduizenden potentiële kandidaten identificeren.

"Met zoveel exoplaneten die worden bestudeerd, krijgen we een geweldige kans om meer dan ooit te leren over donkere materie, ' zei Smirnov.