Astronomi dosad nisu uspjeli pronaći planetarni sustav poput našeg, no što ako u svemiru postoje planeti koji su napravljeni od drugih stvari, recimo čestica izvan Standardnog modela? Konkretno, što ako postoje planeti koji su sačinjeni od znanosti misteriozne tamne materije?
Potraga za odgovorima
Na netom postavljeno pitanje pitanje nitko ne može odgovoriti s našim trenutnim znanstvenim saznanjima. No ipak, tim znanstvenika predvođen teoretskim fizičarom Yangom Baiom sa Sveučilišta Wisconsin-Madison htio je znati kako bi se ti hipotetski planeti manifestirali, te još važnije, možemo li ih otkriti i jesu li stvarni.
Ukratko, odgovor je potvrdan, ako su ispunjeni određeni uvjeti, a znanstvenici su objasnili i zašto u studiji objavljenoj na repozitoriju arXiv, gdje njihovo istraživanje čeka recenzije prije eventuaalne objave u nekom znanstvenom časopisu.
Misteriozna tamna materija
Naš svemir pun je izvanrednih misterija, ali jedan od najvećih zasigurno je tamna materija. Znanost zapravo ne zna što je tamna materija, niti znamo kako izgleda ili od čega je napravljena. Jedino što znanost sigurno zna jest da je gravitacija u svemiru ozbiljno veća od količine barionske (normalne) materije. Nakon što se uzme u obzir svaku galaksiju, svaku zvijezdu i svaki oblak prašine između zvijezda, još uvijek postoji puno više gravitacije nego što bi trebalo biti. Znanost ne zna što je odgovorno za to, ali taj misteriozni izvor nazivaju tamnom materijom, za koju postoji nekoliko teoretskih kandidata koje znanstvenici trenutno istražuju.
Spomeneuti kandidati tamne materije mogu se podijeliti u dvije kategorije: pojedinačne čestice i kompoziti, uključujući makroskopske mrlje tamne materije ili makroe, koji bi mogli imati i masu planetarne veličine.
Makroskopsko stanje tamne tvari sa svojom masom i/ili radijusom sličnim onima planeta, ponašat će se kao tamni egzoplanet ako je ograničeno na zvjezdani sustav, čak i ako fizikalna struktura objekta nalikuje nešto sasvim drugo, objašnjavaju autori nove studije.
Metode otkrivanja egzoplaneta primjenjive i na egzoplanete od tamne materije?
Naše trenutne metode otkrivanja egzoplaneta uglavnom se trenutno temelje na učinku koji egzoplanet ima na svjetlost svoje zvijezde domaćina, odnosno takozvanom tranzitu. Te informacije isto tako znanost koristi i za mjerenje svojstava egzoplaneta. Astronomi mogu mjeriti dubinu zatamnjenja kako bi izračunali radijus egzoplaneta. Astronomi su uspjeli ispitati atmosferu egzoplaneta na temelju podataka o tranzitu. Egzoplaneti također uzrokuju slabo pomicanje svojih zvijezda, dok se oboje kreću oko zajedničkog težišta, što se može otkriti u promjenama valne duljine svjetla zvijezde. Ta količina kretanja, koja se naziva radijalna brzina, može se koristiti za izračunavanje mase egzoplaneta. S tim mjerenjima astronomi mogu izračunati gustoću egzoplaneta i tako odrediti od čega se sastoji i kakva mu je gustoća, sukladno tome.
Autori nove studije napominju da bi se to moglo koristiti za otkrivanje potencijalnih egzoplaneta od tamne materije. Egzoplanet tamne materije mogao bi imati drugačija svojstva od očekivanih od običnih egzoplaneta, na načine koji prkose našem trenutnom razumijevanju formiranja planeta. Možete dobiti egzoplanet gušći od željeza, na primjer, ili onaj toliko niske gustoće da je njegovo postojanje nemoguće objasniti.
Astronomi kada mjere spektar svjetlosti zvijezde tijekom tranzita, uspoređuju ga sa normalnim svjetlom zvijezde, tražeći prigušenije i svjetlije valne duljine. U slučaju normalnog egzoplaneta, to znači da su molekule u njegovoj atmosferi apsorbirale i/ili ponovno emitirale nešto svjetla pa znanstvenici mogu analizirati te podatke kako bi utvrdili koje su to molekule. Ako tranzitni spektar otkrije neke ozbiljne anomalije, to bi moglo ukazivati na prisutnost egzoplaneta od tamne materije.
Isto tako, ako radijalna brzina sugerira da bi egzoplanet trebao proći ispred zvijezde, a onda se ne primijeti nikakav tranzit, to bi mogao biti trag koji ukazuje na egzoplanete od tamne materije. Nadalje, ako tranzitni pad, poznat kao svjetlosna krivulja, prikazuje neočekivani oblik, to bi onda također mogao biti nagovještaj egzoplaneta od tamne materije.
Prepoznatljivi oblik krivulje svjetlosti
Zbog svoje sićušne interakcijske snage s česticama Standardnog modela, egzoplanet tamne tvari možda nije potpuno neproziran, čineći oblik krivulje svjetlosti prepoznatljivim od oblika običnog egzoplaneta, pišu autori studije, koji su isto tako i izračunali su kako bi ta svjetlosna krivulja mogla izgledati, postavljajući jednostavnu osnovu za složeniju teorijsku analizu.
Postoji nekoliko načina na koje bi se njihovo istraživanje moglo poboljšati, napominju sami autori studije. Oni su, naime, razmotrili su samo kružne orbite, dok primjerice mnogi egzoplaneti imaju eliptične orbite, kao što bi se moglo očekivati egzoplaneta od tamne materije. Također, držali su svojstva egzoplaneta relativno jednostavnima.
Daljnja studija o ranom formiranju egzoplaneta i zvjezdanog sustava tamne tvari i hvatanju egzoplaneta tamne tvari pomogla bi u rasvjetljavanju mogućnosti otkrivanja egzoplaneta od tamne materije i bila bi neophodna za postavljanje granica na obilje egzoplaneta tamne tvari ako se ne otkriju, zaključuju autori studije.
Izvor: Science Alert
