سیاره هایی تشکیل شده از اسرارآمیزترین ماده عالم - وبلاگ هوانورد

به گزارش وبلاگ هوانورد، زومیت نوشت: ستاره شناسان می گویند احتمالاً سیاره هایی فراخورشیدی از جنس ماده تاریک وجود دارند که می توانند درک ما از فیزیک را دگرگون نمایند.

شاید تا به امروز منظومه های سیاره ای زیادی را مشابه منظومه شمسی کشف ننموده باشیم. بااین حال تمام آن ها یک ویژگی مشترک دارند: همه از ماده معمولی باریونی تشکیل شده اند.

اما چه می گردد اگر سیاره هایی وجود داشته باشند که از مواد دیگری خارج از مدل استاندارد ساخته شده باشند. چه می گردد اگر این سیاره ها از ماده اسرارآمیز موسوم به ماده تاریک تشکیل شده باشند؟

هیچ کس نمی تواند به این پرسش پاسخ دهد یا اینکه حداقل با دانش فعلی مان نمی توانیم این کار را انجام دهیم. اما به گزارش ساینس آلرت، گروهی از دانشمندان به رهبری یانگ بای، فیزیک دان نظری دانشگاه ویسکانسین مدیسون در پی کشف و آنالیز چنین سیاره هایی هستند.

درصورت فراهم بودن شرایط خاص، به پرسش بالا می توان پاسخ مثبت داد و پژوهشگران در مقاله ای که در پایگاه داده پیش انتشار آرکایو منتشر نموده اند، علت آن را شرح داده اند.

رازهای مجذوب نماینده متعددی در دنیا ما وجود دارد اما یکی از بزرگ ترین رازها، ماده تاریک است. نمی دانیم ماده تاریک چیست، چه ظاهری دارد یا از چه چیزی ساخته شده است. تنها فرضی که با اطمینان می توانیم به آن استناد کنیم این است که گرانش دنیا بسیار فراتر از مقدار ماده باریونی است.

با درنظرگرفتن کهکشان ها، ستاره ها و ابرهای غبارآلود دنیا متوجه می شویم که مقدار گرانش بسیار فراتر از این اجرام است. ما دقیقاً نمی دانیم عامل چنین وضعیتی چیست اما این منبع مرموز را ماده تاریک می نامیم. نظریه های کاندیدای مختلفی برای شرح این ماده وجود دارد که دانشمندان درحال آنالیز آن ها هستند.

گزینه های احتمالی ماده تاریک را می توان به دو دسته تقسیم کرد: ذرات منفرد و ترکیباتی شامل حباب های ماکروسکوپی (کلان مقدار ی) ماده تاریک که ممکن است جرمشان به مقدار سیاره ها باشد. همان طور که بای و همکاران او شرح می دهند، ماده تاریک ماکروسکوپی دارای جرم یا شعاع مشابه سیاره، مانند سیاره ای فراخورشیدی وابسته به منظومه ستاره ای است. گرچه ممکن است ویژگی های فیزیکی متفاوتی داشته باشد.

روش های فعلی کشف سیاره های فراخورشیدی مبتنی بر تأثیر سیاره بر نور ستاره میزبان هستند. می توان از این اطلاعات برای مقدار گیری ویژگی های سیاره های فراخورشیدی استفاده کرد.

به عبور سیاره فراخورشیدی از بین ما و ستاره میزبان، گذار گفته می گردد. این پدیده اندکی نور ستاره را کاهش می دهد. ستاره شناس ها می توانند با مقدار گیری اندازه تضعیف نور ستاره، شعاع سیاره فراخورشیدی را محاسبه نمایند. سیاره های فراخورشیدی بعلاوه می توانند ستاره هایشان را اندکی جابه جا نمایند چرا که هر دو به دور یک مرکز جاذبه مشترک می گردند. بعلاوه می توان تغییرات طول موج نور ستاره را آشکار کرد. از حرکت موسوم به سرعت شعاعی هم می توان برای محاسبه جرم سیاره فراخورشیدی استفاده کرد. ویدئوی زیر، روش محاسبه سرعت شعاعی را نشان می دهد.

بر اساس مقدار گیری ها می توان چگالی یک سیاره فراخورشیدی و ساختار آن را محاسبه کرد. چگالی پائین نشان دهنده وجود سیاره ای از نوع غول گازی مثل مشتری با جوی کم چگالی است. چگالی بیشتر مانند زمین نشان دهنده ترکیب سنگی است. به طور کلی سیاره های مشتری مانند، شعاع بیشتر و سیاره های زمین مانند شعاع کمتری دارند.

به نقل از بای و همکاران او، با روش فوق می توان سیاره های احتمالی ماده تاریک را کشف کرد. سیاره ماده تاریک احتمالاً ویژگی های متفاوتی نسبت به سیاره های معمولی دارد، به گونه ای که ممکن است این ویژگی ها با درک فعلی ما از شکل گیری سیاره ها در تضاد باشند. شاید چنین سیاره ای چگال تر از آهن باشد یا دارای چگالی بسیار کمی باشد که اصلاً نتوان وجود آن را توجیه کرد. در حال حاضر چنین سیاره ای شناسایی نشده است، اما ستاره شناس ها رویای کشف آن را در سر دارند.

علاوه بر این، ستاره شناس ها توانسته اند جو سیاره های فراخورشیدی را بر اساس داده های گذار آنالیز نمایند. آن ها طیف نور ستاره ها را در حین گذار مقدار گیری می نمایند و سپس برای جست وجوی طول موج های درخشان تر یا کم نورتر، آن را با نور معمولی ستاره مقایسه می نمایند.

به این ترتیب بخشی از نور جذب می گردد یا به وسیله مولکول ها در جو سیاره فراخورشیدی منتشر می گردد؛ سپس دانشمندان می توانند این داده ها را برای شناسایی مولکول ها تحلیل نمایند. اگر طیف گذار بعضی ناهنجاری های جدی را آشکار کند، این روند می تواند نشانه وجود سیاره ای فراخورشیدی از جنس ماده تاریک باشد.

اگر بر اساس سرعت شعاعی، سیاره فراخورشیدی باید وارد گذار گردد اما هیچ گذاری دیده نگردد، می توان نتیجه گرفت سیاره از جنس ماده تاریک است. و اگر گذار دارای شیب موسوم به منحنی نور باشد، نشانه ای دیگر به دست می آید.

به نوشته پژوهشگرها، سیاره ماده تاریک به علت قدرت برهم کنش صفرنشدنی با ذرات مدل استاندارد، احتمالاً کاملاً مات و غیرشفاف نیست و شکل منحنی نوری آن از شکل منحنی نوری سیاره های معمولی، قابل تشخیص است. بای و همکاران به محاسبه ظاهر این منحنی نوری پرداختند تا به چارچوبی ساده برای تحلیل تئوری پیچیده تر برسند.

روش های مختلفی برای بهبود پژوهش وجود دارند. پژوهشگرها فعلاً صرفاً روی مدارهای مدور کارکردند؛ در حالی که بسیاری از سیاره های فراخورشیدی به ویژه سیاره هایی که در دام گرانش ستاره گرفتار می شوند، مدارهای بیضوی دارند و انتظار می رود سیاره های ماده تاریک هم در چنین مدارهایی قرار داشته باشند. بعلاوه ویژگی های این سیاره ها نسبتاً ساده حفظ شده اند. پژوهش های بیشتر درباره شکل گیری منظومه های سیاره ای و سیاره ماده تاریک، احتمال کشف چنین سیاره هایی را افزایش خواهد داد.

5858