Bewijs van de aanwezigheid van donkere materie in de atmosfeer van Jupiter
Cassini-missie: Jupiter levert bewijs voor het bestaan van donkere materie
Waaruit donkere materie bestaat en of deze bestaat of niet, is niet duidelijk. Het is mogelijk dat de mysterieuze substantie sporen heeft achtergelaten in de atmosfeer van de gasreuzenplaneet Jupiter.
Donkere materie zou de atmosfeer van Jupiter kunnen ioniseren.
Cape Canaveral, 15 oktober 1997: Een heldere gloed dringt door de donkere nachtelijke hemel; Kort daarna stijgt de lange Titan IVB-raket de lucht in en laat een donkere rookwolk achter. Dit markeerde de succesvolle lancering van de Cassini-ruimtesonde, die zijn zeven jaar durende reis naar Saturnus en zijn ijzige manen begon. Onderweg verzamelde de sonde ook gegevens van andere hemellichamen, waaronder Jupiter. Zoals natuurkundigen Rebecca K. Lin van Stanford University en Carlos Blanco van Princeton University In een publicatie gepubliceerd door “Physical Review Letters”.Deze metingen kunnen sporen van donkere materie bevatten.
Cassini trok ongeveer 13 jaar door ons zonnestelsel dankzij zijn kernenergiebron. In 2000 maakte het ook gebruik van de zwaartekracht van gasreus Jupiter in een zwaaiende manoeuvre. Tegelijkertijd kon de sonde elektromagnetische straling van radiogolven tot het ultraviolette bereik detecteren en zo de atmosfeer van verschillende hemellichamen onderzoeken. Cassini registreerde onder meer geprotoneerde waterstof H+3 Die overal in het heelal aanwezig is. Deze geïoniseerde stof ontstaat bijvoorbeeld wanneer waterstofmoleculen (H2) in contact komen met straling, bijvoorbeeld van planetaire bliksem of kosmische straling.
De hoeveelheid geprotoneerde waterstof op planeten wordt al vele jaren bestudeerd omdat het informatie geeft over temperatuur en elektrische stromen in de atmosfeer. Lin en Blanco ontdekten dat donkere materie ook geprotoneerde waterstof kan produceren in de atmosfeer van de planeet. De natuurkundige en haar collega konden dit theoretisch bewijzen zonder een specifiek model van donkere materie te hoeven aannemen.
Op zoek naar onzichtbare materie
Niemand weet nog precies wat donkere materie is. Er zijn verschillende bewijzen voor het bestaan ervan, bijvoorbeeld door te kijken naar de bewegingen van sterrenstelsels. Sterrensystemen in de buitenste gebieden van spiraalstelsels bewegen veel sneller dan theoretische modellen voorspellen. Deze sterrenstelsels lijken meer massa te bevatten dan we kunnen zien. Deze ontbrekende massa staat bekend als ‘donkere materie’: materie die alleen door de zwaartekracht interageert en grotendeels onzichtbaar is.
Omdat Jupiter de zwaarste planeet in ons zonnestelsel is, zou de meeste donkere materie zich eromheen moeten ophopen. Daarom hebben Lin en Blanco zich toegelegd op atmosferische gegevens voor deze gasreus. Om ervoor te zorgen dat donkere materie geprotoneerde waterstof kan vormen, moet het moleculen in de bovenste atmosfeer van de planeet (ionosfeer) ioniseren. Dit kan gebeuren door directe botsingen of door conversies, omdat donkere materie geen elektromagnetische lading heeft. Zoals de twee onderzoekers beschrijven, kan donkere materie bijvoorbeeld vervallen in andere deeltjes (sommige theorieën over donkere materie laten dergelijke scenario’s toe), die vervolgens interageren met moleculen in de atmosfeer van Jupiter, waardoor geprotoneerde waterstof ontstaat. Lin en Blanco konden voor het eerst aantonen dat geprotoneerde waterstof kan dienen als bewijs voor de aanwezigheid van donkere materie in de atmosfeer van planeten.
Lin en Blanco keken vervolgens naar gegevens van Cassini, die op verschillende tijdstippen aan de nachtzijde van Jupiter geprotoneerde waterstof maten. Zoals experts uitleggen, zou er buiten de poolgebieden weinig geprotoneerde waterstof te vinden zijn, aangezien er op dit punt nauwelijks ioniserende straling van de zon Jupiter bereikt. Daarnaast h3 Het heeft een zeer korte levensduur omdat het zeer snel reageert met andere materialen. Door de gegevens van Cassini te vergelijken met het theoretische model konden onderzoekers bepaalde eigenschappen van donkere materie nauwkeuriger in kaart brengen dan eerdere experimenten. Om precies te zijn: ze waren in staat een bovengrens te stellen aan hoe sterk donkere materie interageert met nucleonen (dat wil zeggen protonen of neutronen).
Zoals Lien en Blanco in hun artikel beschrijven, zal de Europese JUICE-missie over ongeveer zeven jaar meer gedetailleerde atmosferische gegevens van Jupiter verzamelen. Dit zou het mogelijk kunnen maken om de eigenschappen van donkere materie beter te verfijnen. Maar andere gegevens zouden ook meer informatie kunnen verschaffen: “Exoplaneten in dichtere omgevingen met donkere materie, zoals het binnenste sterrenstelsel, zouden gevoeliger kunnen zijn voor atmosferische ionisatie”, zeggen Lin en Blanco.
Sta Javascript toe om de volledige functionaliteit van Spektrum.de te behouden.
“Coffee fanatic. Gamer. Award-winning zombie aficionado. College student. Hardcore internet proponent. Twitter guru. Subtly charming bacon nerd. Thinker.”