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暗物质能加热系外行星?

  周一 · 知古通今| 周二 · 牧夫专栏
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  作者:BRIAN KOBERLEIN
  翻译:张宇辰
  校对:王婧彧 王茸 张砚斌 杨伯顺
  审阅:牧夫校对组
  美编:毫秒
  后台:库特莉亚夫卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳
  # Astronomycn #
  啊,暗物质,你一直在向我们做着暗示!暗物质,这个东西很难研究,令人头大。因为它不与光相互作用,因此我们关于它的证据,都是来自于它对光和可见物质的引力效应。而且,目前我们最大的困难是:我们仍然不知道它究竟是什么。那些直接检测暗物质的努力,最后都空手而归;间接寻找暗物质的方法也是如此(例如通过银河系中过剩的伽马射线)。但一项最近发表在《物理评论快报》上的研究表明,天文学家们仍在锲而不舍、想方设法地去检测它。
  这项新的研究采取了更加有趣的方法。关于暗物质的流行想法之一,是它由大质量弱相互作用粒子(WIMP)组成。目前已知的粒子(如电子或质子),都不如这些粒子的质量大。通过弱核力,暗物质粒子会衰变成较轻的粒子。虽然衰变粒子可能很难直接被观测到,但此项研究独辟蹊径,建议寻找它们对系外行星的影响。
  暗物质和普通物质能通过引力来相互作用,而系外行星可以捕获少量暗物质(这些暗物质倾向于聚集在系外行星核的周围)。当暗物质衰变时,它会向系外行星释放热能,从而使系外行星变得更加温暖。因此,如果我们发现系外行星比预期的温度要高一些,这将是暗物质存在的证据。
  不同暗物质模型预示的变暖效应
  图片来源: Leane and Smirnov
  那么,哪些系外行星是最好的候选研究对象呢?答案是——大型系外行星,如"超级木星"。它们的高质量使得它们可能会捕获大量的暗物质;而且,它们的预期温度也已经被科学家很好的解读了。由于"超级木星"主要由氢和氦组成,它们的核心热量主要来自引力收缩,就像挤压一个橡皮球会使它变暖一样,"超级木星"也会因引力的挤压而变热。但是,这些行星不够大,不足以像恒星那样引发核聚变,所以,一旦它们的温度比我们预期的高,那一定是通过某种放射性衰变形成的。
  研究团队通过它们的暗物质加热模型,仔细研究后表明:这种热效应,应该可以被下一代望远镜——如詹姆斯.韦伯太空望远镜探测到。由于系外行星温度升高的程度取决于银河系中暗物质的数量,这项技术也可以被用来绘制银河系中暗物质的分布。然后,科学家们就可以开始缩小暗物质模型的范围。
  当然,在詹姆斯.韦伯太空望远镜上线之后,对系外行星的进一步探测调查,也可能显示它们并没有变暖。但即便如此,这也不失为一个好结果。这表示暗物质没有使系外行星变暖,所以,它要么不存在,要么就是超越人类想象力的奇谲之物。破解暗物质之谜,是人类研究的目标,实现该目标的唯一方法就是不断地收集新的数据。
  原文链接
  https://www.universetoday.com/151101/dark-matter-could-change-the-temperature-of-exoplanets-allowing-us-to-detect-it/
  责任编辑:杨伯顺
  牧夫新媒体编辑部
  『天文湿刻』 牧夫出品
  马头星云和与猎户座的其他星云
  影像: Roberto Colombari & Federico Pelliccia

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