暗黒物質は宇宙の総質量の約 70 ～ 80% を占めます。それは星、惑星、ブラックホールを構成する通常の物質を超えています。暗黒物質はその豊富さにもかかわらず、依然として捉えどころがなく、従来の手段では検出できません。科学者たちは、目に見える物体に対する重力の影響により、その存在を疑っています。この謎の物質は天体の運動に影響を与え、観測できる以上の質量を示唆しています。木星はこれを新たに示す可能性がある。
木星: これが暗黒物質を見つける方法です
プリンストン大学とストックホルム大学のカルロス・ブランコ氏とスタンフォード線形加速器センター（SLAC）国立加速器研究所とスタンフォード大学のレベッカ・リーン氏は、暗黒物質が太陽系内で検出できる可能性があることを示唆している。具体的には、彼らは木星の大気中でそれらを期待しています。彼らは、木星の夜側の赤外線の輝きは、暗黒物質との相互作用によって引き起こされるのではないかと考えています。荷電水素イオンである三水素陽イオン (H3+) は、木星の大気中に豊富に存在します。通常、太陽放射などの宇宙プロセスでは H3+ イオンが生成されますが、過剰な場合は暗黒物質を示す可能性があります。
暗黒物質の粒子が衝突して互いに破壊し、電離放射線が発生する可能性があります。この放射線は追加の H3+ イオンを生成する可能性があり、その赤外線信号を通じて検出できます。 研究者らは、低温の核を持つ巨大な惑星が暗黒物質粒子の効率的な捕獲器として機能すると説明した。カッシーニ探査機の視覚・赤外線マッピング分光計 (VIMS) は、フライバイ中にこの信号を検出した可能性があります。
ブランコとリーンは、夜間に木星の赤道領域から得られた VIMS データを分析しました。彼らは、太陽放射とオーロラからの干渉を最小限に抑えたいと考えていました。彼らは過剰な H3+ を発見しませんでしたが、木星の研究により暗黒物質の挙動の理解が深まりました。この研究は、将来の暗黒物質検出に重要な制約を与えました。
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「これからの高精度測定」
たとえ直接検出することが困難であっても、暗黒物質の重力の影響はその存在を示唆しています。宇宙の物体は、目に見える以上の質量の影響を受けているかのように動きます。通常の物質の重力の影響を差し引くことにより、科学者は暗黒物質の量を推定します。ブランコとリーンの方法は、暗黒物質の相互作用を研究するための新しいアプローチを提供します。
「惑星大気中の暗黒物質が電離放射線を生成する可能性があることを初めて示しました。電離放射線は、大気中の過剰な三水素陽イオンの煙によって検出可能です」と二人は述べた。 「暗黒物質の大気電離は、将来の惑星スペクトルの高精度測定を通じて木星系外惑星で検出される可能性があります。」
出典: 「カッシーニによる木星の夜側の暗黒物質電離の探索」 (Physical Review Letters、2024)