Utilisation des exoplanètes comme détecteurs de matière noire


Utilisation des exoplanètes comme détecteurs de matière noire

Cette , une nommée GJ 504b, est à environ 57 années-lumière de la Terre. Des celles-ci peuvent aider les chercheurs à trouver et à mesurer la matière noire. Crédit photo: NASA / Goddard Space Flight Center / S.Wiessinger

Dans la recherche constante de matière noire dans notre univers, les scientifiques pensent avoir trouvé un détecteur unique et puissant: les exoplanètes.

Dans un nouvel article, deux astrophysiciens proposent que la matière noire puisse être détectée en mesurant son influence sur la des exoplanètes, qui sont des planètes en dehors de notre système solaire.

Cela pourrait fournir de nouvelles perspectives sur la matière noire, la substance mystérieuse qui ne peut pas être observée directement, mais qui représente environ 80% de la masse de l’univers.

« Nous pensons qu’il devrait y avoir environ 300 milliards d’exoplanètes en attente d’être découvertes », a déclaré Yuri Smirnov, membre du personnel du Center for Cosmology and Astroparticle Physics de l’Ohio State University.

« Même si nous trouvons et étudions un petit nombre d’entre eux, nous pouvons obtenir beaucoup d’informations sur la matière noire que nous ne connaissons pas maintenant. »

Smirnov a co-écrit l’article avec Rebecca Leane, stagiaire postdoctorale au SLAC National Accelerator Laboratory de l’Université de Stanford. Il a été publié dans le magazine aujourd’hui (22 avril 2021) Lettres d’examen physique.

Smirnov a déclaré que lorsque la gravité des exoplanètes emprisonne la matière noire, la matière noire se déplace vers le noyau planétaire, où elle «s’annihile» et libère son énergie sous forme de chaleur. Plus la matière noire capturée est élevée, plus elle devrait chauffer l’exoplanète.

Ce réchauffement pourrait être mesuré avec le spatial James Webb de la NASA, un télescope infrarouge dont le lancement est prévu en octobre et qui peut mesurer la température d’exoplanètes éloignées.

« Si les exoplanètes ont ce réchauffement anormal associé à la matière noire, nous devrions être en mesure de l’inverser », a déclaré Smirnov.

Les exoplanètes pourraient être particulièrement utiles pour détecter la matière sombre brillante, a déclaré Smirnov, qui est de la matière noire avec une masse plus faible. Les chercheurs n’ont pas encore étudié la matière claire et sombre par détection directe ou par d’autres expériences.

Les scientifiques pensent que la densité de la matière noire augmente vers le centre de notre galaxie de la Voie lactée. Si tel est le cas, les chercheurs devraient constater que plus les planètes sont proches du centre galactique, plus leurs températures devraient augmenter.

« Si nous trouvions quelque chose comme ça, ce serait incroyable. Bien sûr, nous aurions trouvé de la matière noire », a déclaré Smirnov.

Smirnov et Leane proposent un type de recherche qui examine les géantes gazeuses – appelées « Super Jupiter » – et les naines brunes près de la Terre pour trouver des indices sur le réchauffement causé par la matière noire. Un avantage de l’utilisation de ces planètes comme détecteurs de matière noire est qu’elles n’ont pas de fusion nucléaire comme le font les étoiles. En conséquence, il y a moins de « chaleur de fond » qui rendrait difficile la recherche d’un signal de matière noire.

En plus de cette recherche locale, les chercheurs proposent une recherche d’exoplanètes voyous éloignées qui ne sont plus en orbite autour d’une étoile. L’absence de rayonnement d’une étoile réduirait à son tour les interférences qu’un signal de matière noire pourrait masquer.

L’une des meilleures choses à propos de l’utilisation d’exoplanètes comme détecteurs de matière noire est qu’elle ne nécessite pas de nouveaux types d’instruments tels que des télescopes ou des recherches qui n’ont pas été effectuées auparavant, a déclaré Smirnov.

À ce jour, les chercheurs ont identifié plus de 4 300 exoplanètes confirmées et 5 695 candidats supplémentaires sont actuellement à l’étude. Gaia, un observatoire spatial géré par l’Agence spatiale européenne, devrait identifier des dizaines de milliers d’autres candidats potentiels au cours des prochaines années.

« Avec autant d’exoplanètes étudiées, nous aurons une formidable opportunité d’en apprendre plus sur la matière noire que jamais auparavant », a déclaré Smirnov.


Jupiter pourrait être un détecteur de matière noire idéal


Plus d’information:
Rebecca K. Leane et coll. Les exoplanètes comme détecteurs Sub-GeV pour la matière noire, Lettres d’examen physique (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.161101

Fourni par l’Université d’État de l’Ohio

Citation: Using Exoplanets as Dark Matter Detectors (2021, 22 avril), consulté le 22 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-exoplanets-dark-detectors.html

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