Νέα έρευνα δείχνει ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να συγκεντρώνεται σε τεράστιες χρονικές κλίμακες στην καρδιά πλανητών μεγέθους Δία, δημιουργώντας μαύρες τρύπες που «τρώνε» αυτούς τους κόσμους από μέσα. Αυτή η εντυπωσιακή ιδέα μπορεί να σημαίνει ότι οι εξωπλανήτες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη του μυστηρίου της σκοτεινής ύλης.
Συγκέντρωση σκοτεινής ύλης σε πλανήτες
Σύμφωνα με το νέο μοντέλο, υπερβαριά σωματίδια σκοτεινής ύλης μπορεί να παγιδεύονται από εξωπλανήτες, να χάνουν ενέργεια και να κατευθύνονται προς τον πυρήνα τους. Μόλις φτάσουν εκεί, τα σωματίδια αυτά συσσωρεύονται έως ότου καταρρεύσουν, σχηματίζοντας μια μαύρη τρύπα. Αυτή η μαύρη τρύπα στη συνέχεια καταβροχθίζει τον πλανήτη από μέσα προς τα έξω.
Περιορισμοί στη θεωρία
Η θεωρία αυτή δεν ισχύει για όλα τα πιθανά σενάρια σκοτεινής ύλης. Αν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης αλληλοεξουδετερώνονται όταν συναντώνται, όπως συμβαίνει με τα ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια, τότε δεν θα μπορούσαν να συγκεντρωθούν σε ποσότητες ικανές να καταρρεύσουν και να γεννήσουν μαύρη τρύπα. Επιπλέον, τα σωματίδια θα πρέπει να έχουν πολύ μεγάλη μάζα, κάτι που αποκλείει υποψήφιους όπως ο αξιόνιο, ένα υποθετικό σωματίδιο με εξαιρετικά μικρή μάζα.
«Αν τα σωματίδια σκοτεινής ύλης είναι αρκετά βαριά και δεν αλληλοεξουδετερώνονται, τότε ίσως τελικά καταρρεύσουν σε μια μικροσκοπική μαύρη τρύπα», δήλωσε ο ερευνητής του Πανεπιστημίου Καλιφόρνια, Riverside, Mehrdad Phoroutan Mehr.
Πώς γεννιούνται οι μαύρες τρύπες από σκοτεινή ύλη;
Οι ελαφρύτερες μαύρες τρύπες που γνωρίζουμε σήμερα είναι οι λεγόμενες αστρικής μάζας, με μάζες από περίπου 3 έως 100 φορές τη μάζα του Ήλιου. Αυτές σχηματίζονται όταν τεράστια άστρα εξαντλούν το πυρηνικό τους καύσιμο και καταρρέουν έπειτα από υπερκαινοφανείς εκρήξεις. Ωστόσο, οι μαύρες τρύπες που θα μπορούσαν να δημιουργηθούν από τη σκοτεινή ύλη μέσα σε πλανήτες θα είχαν μάζες πολύ μικρότερες, ακόμη και μικρότερες από τη μάζα του Ήλιου.
Συγκεκριμένα, η διαδικασία αυτή θα μπορούσε να συμβεί σε πλανήτες με μάζες παρόμοιες με εκείνη του Δία, που είναι περίπου το 0,001 της ηλιακής μάζας. Αυτό σημαίνει ότι μια τέτοια μαύρη τρύπα θα είχε διαστάσεις πλανήτη, κάτι που θα αποτελούσε εντυπωσιακή απόδειξη του μοντέλου της υπερβαριάς, μη αλληλοεξουδετερούμενης σκοτεινής ύλης.
Όρια μαζών και παρατηρήσεις
Στην αστροφυσική υπάρχουν συγκεκριμένα όρια που καθορίζουν ποια άστρα μπορούν να γίνουν μαύρες τρύπες και ποια νετρονικά άστρα ή λευκοί νάνοι. Το όριο Chandrasekhar (1,4 φορές η μάζα του Ήλιου) και το λιγότερο καλά ορισμένο όριο Tolman–Oppenheimer–Volkoff (περίπου 2,2–2,9 ηλιακές μάζες) δείχνουν γιατί οι μικρότερες μαύρες τρύπες που γνωρίζουμε είναι τουλάχιστον 3,8 ηλιακές μάζες.
Αν όμως ανακαλυφθεί μαύρη τρύπα με μάζα πλανήτη, αυτό θα στήριζε τη θεωρία ότι η σκοτεινή ύλη μπορεί να δημιουργεί τέτοια αντικείμενα.
«Η ανακάλυψη μιας μαύρης τρύπας με τη μάζα ενός πλανήτη θα αποτελούσε τεράστια ανακάλυψη», τόνισε ο Phoroutan Mehr.
Εξωπλανήτες ως ανιχνευτές σκοτεινής ύλης
Η έρευνα αυτή προστίθεται στις προτάσεις ότι ουράνια σώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως «εργαστήρια» για να ανιχνεύσουμε σκοτεινή ύλη. Για παράδειγμα, νετρονικά άστρα θα μπορούσαν να παγιδεύουν σωματίδια σκοτεινής ύλης που θερμαίνουν το εσωτερικό τους. Αν βρεθεί ένα παλιό και ψυχρό νετρονικό άστρο, αυτό θα αποκλείσει κάποιες ιδιότητες της σκοτεινής ύλης.
Με παρόμοιο τρόπο, η παγίδευση σκοτεινής ύλης σε εξωπλανήτες θα μπορούσε να τους θερμάνει ή να προκαλέσει εκπομπή ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας. Σήμερα, τα όργανα μας δεν είναι αρκετά ευαίσθητα για να ανιχνεύσουν αυτά τα σήματα, όμως μελλοντικά τηλεσκόπια και αποστολές θα μπορούσαν να τα καταγράψουν.
«Καθώς συνεχίζουμε να συλλέγουμε περισσότερα δεδομένα και να εξετάζουμε μεμονωμένους πλανήτες με περισσότερη λεπτομέρεια, οι εξωπλανήτες μπορεί να προσφέρουν κρίσιμες γνώσεις για τη φύση της σκοτεινής ύλης», κατέληξε ο Phoroutan Mehr.
Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε την Τετάρτη (20 Αυγούστου) στο περιοδικό Physical Review D.
