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远在天边近在眼前,木星高层大气存在暗物质迹象

2024-07-05科学

宇宙潜伏着一堆我们找不到的暗物质,科学家一直通过多种方式尝试探测它们,但也许,暗物质其中一个藏身处就在太阳系内:木星入夜后高层大气发出的红外光,可能是大气分子与暗物质相互作用产生的结果。

我们能探测到的一切——恒星、行星、黑洞、尘埃、气体、卫星、人类等,全是仅占宇宙构成4.9%的常规物质(重子物质),其余为看不见的暗物质与暗能量,目前仅能通过重力作用效应得知「那边可能有暗物质」。

虽然科学家不知道宇宙暗物质分布状况,但会通过各种方式尝试搜索它们,比如出现在木星夜晚高层大气的红外光,可能就是大气分子与暗物质相互作用促成的结果。

木星是太阳系内除太阳外最大大的天体,核心相对较冷,是捕捉暗物质的最佳「工具」,当暗物质被木星引力捕捉进入高层大气(电离层),暗物质会湮灭并产生电离辐射,产生额外热量、光或两者兼之。

而数据显示木星夜晚高层大气发现大量称为「三氢阳离子(p+)」的带电氢离子,虽然其他宇宙过程能在木星大气产生p+,但暗物质相互作用可能产生额外p+ 物质。

暗物质相互作用产生红外光

研究人员进一步指出,土星探测器卡西尼号在20多年前飞越木星时,携带的可见光和红外映射分光计(VIMS)仪器可能恰好检测到暗物质湮灭产生的红外光特征。

团队仔细分析木星赤地道区的夜间测量数据,并在入夜后的木星两极观察3个小时,确认太阳辐射与木星两极极光对电离层的影响很小,理论表明,引起电离辐射并产生过量p+ 离子的来源更可能是暗物质碰撞湮灭。

该团队将继续进行探测,希望找到p+ 由暗物质碰撞产生的确切证据。新论文发表在【物理评论快报】(Physical Review Letters)。

(首图来源:pixabay)