Als je op zoek bent naar donkere materie, maar niet weet waar je die kunt vinden, dan is een gigantische planeet misschien wel de deeltjesdetector die je nodig hebt! Gelukkig zijn er verschillende in ons zonnestelsel, en de grootste en dichtstbijzijnde is Jupiter. Onderzoekers hebben onthuld hoe een gasreus de sleutel zou kunnen zijn om de ongrijpbare donkere materie te detecteren.
De aard van donkere materie is op dit moment een van de grootste mysteries van de natuurkunde. Het werkt op zwaartekracht samen - we kunnen zien dat het sterrenstelsels bij elkaar houdt die anders uit elkaar zouden vliegen - maar het lijkt op andere manieren geen interactie te hebben met normale materie.
De meest populaire theorieën stellen dat donkere materie een soort deeltje is dat te klein is of te zwak interageert om gemakkelijk te kunnen worden waargenomen. Deeltjesversnellers en collider-experimenten werden ontworpen om subatomaire deeltjes samen te duwen. De onderzoekers hopen een onverwacht gebrek aan energie van de botsing te zien, wat erop zou kunnen wijzen dat een onbekend deeltje, misschien donkere materie, de detector heeft verlaten. Nog geen geluk.
Onderzoek
Maar donkere materie moet ook in de natuur voorkomen en kan door de zwaartekracht worden opgevangen door objecten met grote zwaartekrachtbronnen, zoals de aarde, de zon en Jupiter. Na verloop van tijd kan donkere materie zich ophopen in een planeet of ster totdat het dicht genoeg wordt dat het ene deeltje donkere materie een ander deeltje kan raken en beide kan vernietigen. Zelfs als we de donkerste materie niet kunnen zien, zouden we de resultaten van zo'n botsing moeten zien. Het zal hoogenergetische straling produceren in de vorm van gammastraling.
NASA's Fermi Gamma-ray Telescope, gelanceerd in 2008 op een Delta II-raket, tast al meer dan een decennium de hemel af op bronnen van gammastraling. Onderzoekers Rebecca Lin (Stanford) en Tim Linden (Stockholm) gebruikten een telescoop om naar Jupiter te kijken en voerden de allereerste analyse uit van de gammastraalactiviteit van de reuzenplaneet. Ze hoopten bewijs te zien van overtollige gammastraling geproduceerd door de vernietiging van donkere materie in Jupiter.
Zoals Lin uitlegt, maken Jupiters grootte en temperatuur het een ideale detector voor donkere materie. "Omdat Jupiter een groot oppervlak heeft in vergelijking met andere planeten in het zonnestelsel, kan het meer donkere materie vastleggen. Dan vraag je je misschien af waarom je niet gewoon de nog grotere (en heel nabije) zon gebruikt. Welnu, het tweede voordeel is dat aangezien Jupiter een koelere kern heeft dan de zon, het de donkere materiedeeltjes minder een hitteschok geeft. Dit kan de verdamping van lichtere donkere materie van Jupiter die van de zon zou verdampen gedeeltelijk voorkomen.”
Eerste studies van Jupiter hebben nog niet geleid tot de ontdekking van donkere materie. Er was echter één verleidelijke overmaat aan gammastraling bij lage energieniveaus die meer geavanceerde hulpmiddelen vereist om goed te kunnen studeren.
De AMEGO- en e-ASTROGRAM-telescopen zijn nog in ontwikkeling, maar ze zijn misschien gewoon de hulpmiddelen die nodig zijn om naar donkere materie te zoeken, en Jupiter kan het doelobject zijn om het te vinden.
Lees ook:
- NASA's Juno-ruimtevaartuig heeft Jupiter's aurora borealis gedetecteerd
- Jupiter's Grote Rode Vlek is een meedogenloze kannibaal die kleine stormen verslindt