آیا می‌توانیم آثاری از سیاره‌های ماده تاریک منفجر شده را ببینیم؟

تصویر هنری از سیاره تاریک. آیا می‌توانیم آثاری از سیاره‌های ماده تاریک منفجر شده را ببینیم؟ (اعتبار تصویر: iStock/Getty Images Plus)

ماده تاریک به طرز ناامیدکننده‌ای گریزان می‌باشد. ما در هیچ یک از آزمایش‌های آزمایشگاهی خود هیچ تشخیص مستقیمی از آن ندیده‌ایم و در مقیاس کیهانی فقط شواهد غیرمستقیم وجود آن را داریم.

اکنون، یک فرضیه جدید پیشنهاد می‌کند که بخش بزرگی از ماده تاریک ممکن است درون توپ‌های محکمی به اندازه نپتون – به اصطلاح سیارات ماده تاریک – محفوظ باشد. اما در حالی که این سیارات برای ما نامرئی باقی می‌مانند، ممکن است اتمسفرهایی از هلیوم و هیدروژن را جمع‌آوری کنند که می‌تواند تحت همجوشی هسته‌ای قرار گیرد و سرنخ اصلی از حضور آنها را به ما بدهد.

سیارات ماده تاریک

ما شواهدی از ماده تاریک در اطراف خود می‌بینیم. ستاره‌ها خیلی سریع به دور مرکز کهکشان‌های خود می چرخند. کهکشانها در درون خوشه‌های خود خیلی سریع حرکت می‌کنند. پس‌زمینه مایکروویو کیهانی، الگوی نور پس‌تابشی که زمانی که کیهان تنها 380000 سال قدمت داشت، ساطع شد، تنها به لطف ماده تاریک می‌توانست خواصی را داشته باشد و خیلی بیشتر وجود دارد. هیچ جایگزین دیگری نمی‌تواند انبوه شواهد مشاهداتی را توضیح دهد.

و با این حال، ما نتوانسته‌ایم به طور مستقیم ماده تاریک را در آزمایش‌هایی تشخیص دهیم که دقیقاً برای انجام این کار طراحی شده‌اند. برخی از آنها ممکن است فقط بدشانسی باشد. ماده تاریک هر چه که باشد، به ندرت (اگر اصلاً باشد) با ماده معمولی تعامل دارد. شاید ابزارهای ما به اندازه کافی حساس نباشند، یا آزمایش‌های خود را به اندازه کافی انجام نداده‌ایم تا داده‌های کافی برای دیدن یک سیگنال قطعی را جمع‌آوری کنیم.

یا شاید تعداد زیادی ماده تاریک در جهان وجود داشته باشد – فقط اینجا نیست.

نگه داشتن یک راز

تشکیل سیارات ماده تاریک توضیح می دهد که چرا هیچ ماده تاریکی در آزمایشات ما ظاهر نشده است. به جای توزیع هموار در سراسر کهکشان، بیشتر ماده تاریک در این توپ‌ها قرار می‌گیرد و توده‌هایی از سیارک‌ها تا سیارک‌های نپتون را شامل می‌شود. تا زمانی که یکی از این توپها به طور اتفاقی از آشکارسازهای ما عبور نمی کرد، ما آن را نمی‌دیدیم.

این ایده جالبی است، اما مانند هر فرضیه علمی، باید آن را آزمایش کنیم.

و مقاله نحوه انجام این کار را دقیقاً پیشنهاد می‌کند. نویسندگان بیان کردند که چگونه سیارات ماده تاریک به سادگی در کیهان اولیه شکل نمی‌گیرند و فقط بیلیونها سال در آنجا می‌مانند.

در عوض، سیارات ماده تاریک تقریباً زودتر از هر چیز دیگری تشکیل می‌شوند. در زمان‌های اولیه، جهان هنوز یک پلاسما بود، با ماده معمولی که در مبارزه دائمی با تشعشع، که همه چیز را اتمی نگه می‌داشت و از تشکیل اجسام بزرگ‌تر جلوگیری می‌کرد. اما ماده تاریک با ماده معمولی یا با نور برهمکنش ندارد و بنابراین شروع به جمع‌آوری در سیارات کاملاً رایگان بود.

بعدها، جهان به اندازه‌ای خنک شد که پلاسما را خنثی کرد و اجازه داد که مواد عادی جمع شوند. در نهایت، آن ماده رشد می‌کند و تبدیل به ستاره‌ها و کهکشان‌ها می‌شود، اما در این بین، برخی از مواد می‌توانند جذب گرانشی سیارات ماده تاریک شوند و اینجاست که همه چیز می‌تواند جالب شود.

انفجارهای تاریک

 محققان دریافتند که این سیارات ماده تاریک فرضی ابتدا لایه‌ای از هلیوم را جمع می‌کنند، زیرا این اولین عنصری بود که از حالت پلاسمایی جهان اولیه جدا شد. بعد هیدروژن آمد که در یک جو غلیظ در اطراف هلیوم ساخته شد.

فرو رفتن در یک سیاره تاریک بسیار عجیب خواهد بود. لایه هیدروژن گرم است، زیرا از نظر گرانشی به یک جسم متراکم متصل است و اصطکاک باعث درخشش آن می‌شود. می‌توانید از آن عبور کنید و به لایه هلیوم زیر آن برسید و هنگامی که از آن عبور کردید، … هیچ چیز را نمی‌دیدید. هسته خود سیاره ماده تاریک کاملاً نامرئی خواهد بود و شما خود را با پوسته‌ای از پلاسمای درخشان احاطه کرده‌اید.

محققان دریافتند که اگر هلیوم و هیدروژن بیش از حد روی سیارات ماده تاریک جمع شوند، می‌توانند به دما و چگالی بحرانی برسند و تحت همجوشی هسته‌ای فراری قرار گیرند. گاهی اوقات، این فقط به شکل یک فلاش یا پرتاب مواد است و گاهی اوقات، می‌تواند کل جرم هیدروژن و هلیوم را به طور کامل منفجر کند و از نظر درخشندگی با یک ابرنواختر رقابت کند.

تمام این فعالیت‌ها بر سیاره ماده تاریک تأثیری نمی‌گذارد، زیرا ماده تاریک اهمیتی نمی‌دهد که ماده معمولی با خودش چه می‌کند. اما ممکن است بتوانیم این انفجارها را ببینیم.

محققان دریافتند که این انفجارها دارای انرژی و فرکانس مشابه انفجار پرتو ایکس هستند که مشاهدات رایج در نجوم است. محققان هنوز باید تعیین کنند که آیا و چگونه این انفجارهای سیاره محور ماده تاریک با انواع آشناتر اخترفیزیکی متفاوت است یا خیر. اما اگر چنین تفاوتی وجود داشته باشد، ممکن است بتوانیم از کاتالوگ گسترده موجود از انفجارهای اشعه ایکس ثبت شده برای تعیین وجود ماده تاریک و تشکیل سیارات استفاده کنیم.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Planets made of dark matter may have blown up, and we could see them

By Paul Sutter 

https://www.space.com/dark-matter-planets-blown-up-detection