Duże gazowe planety mogą pomóc odkryć tajemnice ciemnej materii
Duże gazowe planety pozasłoneczne mogą pomóc naukowcom w badaniach tajemniczej ciemnej materii. Obliczenia sugerują, że ciemna materia w dużych planetach może zapaść się do wykrywalnych czarnych dziur – poinformował Uniwersytet Kalifornijski w Riverside w USA.
Jak ciemna materia wpływa na duże gazowe planety
.Student Mehrdad Phoroutan-Mehr i jego profesor Hai-Bo Yu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside (USA) postanowili sprawdzić, w jaki sposób w długiej perspektywie czasowej ciemna materia wpływa na duże gazowe planety, takie jak Jowisz.
Ciemna materia to tajemniczy składnik Wszechświata, którego jest znacznie więcej niż zwykłej materii. O istnieniu ciemnej materii astronomowie wnioskują na podstawie jej oddziaływań grawitacyjnych ze zwykłą materią, natomiast nie ma obecnie powszechnie przyjętego wytłumaczenia, czym ciemna materia może być. Być może istnieje nawet kilka jej rodzajów. Hipotezy przewidują, iż może być zbudowana z rożnego rodzaju cząstek, na przykład takich, jak hipotetyczne aksjony. Pomimo braku laboratoryjnego wykrycia ciemnej materii, większość naukowców przyjmuje, iż ona istnieje, chociaż są też hipotezy odrzucające istnienie ciemnej materii, a próbujące tłumaczyć obserwowane efekty w inny sposób, np. poprzez modyfikacje prawa opisującego siłę grawitacji.
W swoich obliczeniach teoretycznych naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside przyjęli model superciężkiej nieanihilującej ciemnej materii. Oznacza to ekstremalnie ciężkie cząstki, które nie niszczą się nawzajem na skutek wzajemnych interakcji.
Takie cząstki ciemnej materii mogą być przechwytywane przez planetę, tracić energię i kierować się w stronę jądra planety. Tam ulegają akumulacji i zapadają się do czarnej dziury. Taka czarna dziura może następnie zwiększać swoje rozmiary, pochłaniając nawet całą planetę. Według obliczeń czarne dziury mogą formować się w planetach gazowych o różnych rozmiarach, temperaturach, gęstościach. Może nawet powstać wiele czarne dziur w trakcie ewolucji planety.
Jak dotąd, astronomowie wykryli w kosmosie jedynie czarne dziury o masach gwiazdowych i większych. Aczkolwiek trwają poszukiwania dowodów na potencjalne istnienie też mniejszych czarnych dziur. Gdyby takową udało się znaleźć, byłaby to duża sensacja i przełom w teoriach, które aktualnie przewidują, iż tak małe czarne dziury mogły istnieć jedynie we wczesnym etapie ewolucji Wszechświata.
Jeżeli kiedyś uda się odkryć populację czarnych dziur o masach planetarnych, może być to potwierdzeniem wskazanego modelu ciemnej materii. Badacze zasugerowali także, iż innym możliwym efektem oddziaływania ciemnej materii na planetę może być podgrzewanie planety lub emisja przez nią wysokoenergetycznego promieniowania. Jednak obecnie dostępne instrumenty nie mają wystarczającej czułości, aby wykryć takie sygnały. Może to być jednak wykonalne przy pomocy instrumentów.
Wyniki badań przedstawiono w czasopiśmie „Physical Review D”.
Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy
.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.
„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.
„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.
„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.
„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy” – cały artykuł [LINK]
PAP/eg
