شاید منظومه های سیاره ای زیادی مشابه منظومه شمسی کشف نکرده باشیم. با این حال، همه آنها یک چیز مشترک دارند: همه آنها از ماده باریونی معمولی ساخته شده اند.
اما اگر سیاراتی وجود داشته باشند که از مواد دیگری خارج از مدل استاندارد ساخته شده باشند چه؟ اگر این سیارات از ماده ای مرموز به نام ماده تاریک تشکیل شده باشند چه می شود؟
هیچ کس نمی تواند به این سوال پاسخ دهد، یا حداقل ما با دانش فعلی خود نمی توانیم. اما طبق گزارش ScienceAlert، گروهی از دانشمندان به رهبری یانگ بای، فیزیکدان نظری در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون، به دنبال کشف و مطالعه چنین سیاراتی هستند.
در صورت احراز شرایط، می توان به سوال فوق پاسخ مثبت داد و محققان در مقاله ای که در پایگاه پیش از انتشار آرشیو منتشر کردند، علت آن را توضیح دادند.
رازهای شگفت انگیز زیادی در جهان ما وجود دارد، اما یکی از بزرگترین آنها ماده تاریک است. ما نمی دانیم ماده تاریک چیست، چه شکلی است یا از چه چیزی ساخته شده است. تنها فرضی که می توانیم با اطمینان انجام دهیم این است که گرانش جهان به مراتب بیشتر از مقدار ماده باریونی است.
با توجه به کهکشان ها، ستاره ها و ابرهای غبارآلود جهان، متوجه می شویم که میزان گرانش بسیار فراتر از این اجرام است. ما دقیقاً نمی دانیم چه چیزی باعث چنین وضعیتی می شود، اما ما این منبع مرموز را ماده تاریک می نامیم. نظریه های نامزد مختلفی برای توضیح این ماده وجود دارد که دانشمندان در حال مطالعه آن هستند.
انواع احتمالی ماده تاریک را می توان به دو دسته تقسیم کرد: ذرات منفرد و ترکیبات تشکیل شده از حباب های ماکروسکوپیک ماده تاریک که می توانند جرم سیارات را داشته باشند. همانطور که بای و همکارانش توضیح می دهند، ماده تاریک ماکروسکوپیک جرم یا شعاع یک سیاره دارد، مانند یک سیاره فراخورشیدی مرتبط با منظومه ستاره ای. اگرچه ممکن است ویژگی های فیزیکی متفاوتی داشته باشد.
روش‌های کنونی برای شناسایی سیارات فراخورشیدی بر اساس تأثیر سیاره بر نور ستاره میزبان است. از این اطلاعات می توان برای اندازه گیری خواص سیارات فراخورشیدی استفاده کرد.
عبور یک سیاره فراخورشیدی بین ما و ستاره میزبان، گذر نامیده می شود. این پدیده نور ستاره را اندکی کاهش می دهد. ستاره شناسان می توانند شعاع یک سیاره فراخورشیدی را با اندازه گیری تضعیف نور ستاره محاسبه کنند. سیارات فراخورشیدی همچنین می توانند ستاره های خود را اندکی حرکت دهند زیرا هر دو به دور یک مرکز گرانش مشترک می چرخند. همچنین می توان تغییرات طول موج نور ستاره را آشکار کرد. حرکتی که به عنوان سرعت شعاعی شناخته می شود نیز می تواند برای محاسبه جرم سیاره فراخورشیدی استفاده شود. ویدئوی زیر روش محاسبه سرعت شعاعی را نشان می دهد.
بر اساس اندازه گیری ها می توان چگالی یک سیاره فراخورشیدی و ساختار آن را محاسبه کرد. چگالی کم نشان دهنده وجود سیاره ای غول پیکر گازی مانند مشتری با اتمسفر کم چگالی است. چگالی زمین مانند بیشتر نشان دهنده یک ترکیب سنگی است. به طور کلی سیارات مشتری مانند شعاع بزرگتری دارند و سیارات زمین مانند شعاع کوچکتری دارند.
به گفته بای و همکارانش، با روش فوق می توان سیارات ماده تاریک احتمالی را کشف کرد. یک سیاره ماده تاریک ممکن است ویژگی های متفاوتی نسبت به سیارات معمولی داشته باشد، به نحوی که ممکن است با درک فعلی ما از شکل گیری سیاره در تضاد باشد. شاید چنین سیاره ای چگالی تر از آهن باشد یا آنقدر چگالی کم داشته باشد که وجود آن را به هیچ وجه نتوان توجیه کرد. در حال حاضر، چنین سیاره ای شناسایی نشده است، اما ستاره شناسان آرزوی کشف آن را دارند.
علاوه بر این، اخترشناسان توانسته اند جو سیارات فراخورشیدی را از داده های ترانزیت مطالعه کنند. آنها طیف نور ستاره ها را در طول انتقال اندازه گیری می کنند، سپس آن را با نور ستاره معمولی مقایسه می کنند تا به دنبال طول موج های روشن تر یا کم نورتر باشند.
بنابراین، بخشی از نور توسط مولکول های جو سیاره فراخورشیدی جذب یا ساطع می شود. سپس دانشمندان می توانند این داده ها را برای شناسایی مولکول ها تجزیه و تحلیل کنند. اگر طیف‌سنج ناهنجاری‌های جدی را نشان دهد، این فرآیند می‌تواند نشانه‌ای از وجود یک سیاره فراخورشیدی ماده تاریک باشد.
اگر بر اساس سرعت شعاعی، سیاره فراخورشیدی وارد گذر شود، اما چیزی دیده نشود، می توان نتیجه گرفت که این سیاره از ماده تاریک ساخته شده است. و اگر انتقال دارای شیبی به نام منحنی نور باشد علامت دیگری به دست می آید.
به گفته محققان، سیاره ماده تاریک به دلیل نیروی برهمکنش غیر صفر با ذرات مدل استاندارد احتمالاً کاملاً مات و مات نیست و شکل منحنی نور آن را می توان از شکل منحنی نوری نور از سیارات معمولی تشخیص داد. بای و همکارانش ظاهر این منحنی نور را محاسبه کردند تا به یک چارچوب ساده برای تجزیه و تحلیل یک نظریه پیچیده‌تر برسند.
راه های مختلفی برای بهبود جستجو وجود دارد. تاکنون محققان فقط در مدارهای دایره ای کار کرده اند. در حالی که بسیاری از سیارات فراخورشیدی، به ویژه سیاراتی که توسط گرانش ستاره به دام افتاده اند، دارای مدارهای بیضی شکل هستند، انتظار می رود که سیارات ماده تاریک نیز در چنین مدارهایی قرار گیرند. علاوه بر این، ویژگی های این سیارات نسبتا ساده باقی مانده است. تحقیقات بیشتر در مورد شکل گیری منظومه های سیاره ای و سیارات ماده تاریک، احتمال کشف چنین سیاراتی را افزایش می دهد.
5858