Sötét anyag fűtheti a bolygókat

A más csillagok körül keringő bolygók kutatása ma a csillagászat egyik legérdekesebb területe. Nem véletlen ez, hiszen egy Földhöz hasonló bolygón akár az élet is megjelenhetett, melynek felfedezése óriási esemény lenne az emberiség történelmében. Egy új kutatás szerint az exobolygók lakhatóságában a rejtélyes sötét anyag is sokat segíthet.

Ha új exobolygót találnak a csillagászok, igyekeznek megállapítani a csillagtól való távolságát, tömegét és a csillag által a bolygó felszínére sugárzott energiát. Ez utóbbi azért fontos, mert így meg lehet becsülni, vajon felszínén megtalálhatnánk-e a folyékony halmazállapotú vizet. Egy régi, ma már konzervatívnak tekintett besorolás ennek alapján határozza meg a csillagok körüli ún. lakhatósági zónát, az élethez ugyanis jelenlegi tudásunk szerint elengedhetetlen a folyékony víz. A Naprendszer lakhatósági zónájában csak a Föld helyezkedik el, és a Vénusz és a Mars éppen súrolja azt (a Vénusz túl sok, a Mars túl kevés fényt kap a folyékony víz fenntartásához).

Ám az elmúlt néhány évtizedben azzal, hogy az egyes szilárd égitestek hőháztartási folyamatait jobban megismertük, kiderült, hogy messze nem a csillag fénye az egyetlen meghatározó tényező. A Jupiter körül keringő Europa vagy a Szaturnusz körül keringő Titan hold esetében azok felszíne alatt jelentős mennyiségű folyékony víz található; jóval több, mint a Földön. A holdakon a folyékony vízhez szükséges belső hőt a Föld–Hold-rendszerben is megfigyelhető árapály hatás szolgáltatja. Már ennek felismerésekor rájöttek a kutatók arra, hogy az élet egyáltalán nem csak a lakhatósági zónában jelenhet meg –legalábbis ha csak a folyékony víz előfordulásából indulunk ki.

Elméletileg olyan bolygón is lehetséges a víz, amely magányosan száguld az űrben, s nem kering más csillag körül. Egy összetételében a Földhöz hasonló, ám annak tömegénél legalább három és félszer nagyobb bolygónak a radio aktív bomlásból származó belső fűtése elegendő energiát szolgáltathat ahhoz, hogy a felszín alatt több tíz vagy több száz kilométer mélyen a víz folyékony állapotban lehessen jelen.

Dan Hooper és Jason Steffen, a Fermilab (Illinois, USA) munkatársai azt vizsgálták, hogy a sötét anyag jelenléte megnövelheti-e egy bolygó felszíni hőmérsékletét. A sötét anyagot annak a galaxisok mozgására gyakorolt gravitációs hatása révén mutatta ki Fritz Zwicky svájci csillagász 1932-ben. Az azóta eltelt évtizedek mérései alapján ma feltételezzük, hogy a világegyetem össztömegének mintegy 83 százalékát a sötét anyag adja. Amely ugyanakkor a műszerek számára máig láthatatlan, közvetlenül mindeddig nem sikerült kimutatni.

Egy,mamár igen valószínűnek tartott elgondolás szerint a sötét anyag egyik alkotója az ún. WIMP nevű hipotetikus részecske lehet. A WIMP-ek az ún. gyenge kölcsönhatás és a gravitáció révén hatnak kölcsön egymással. Mivel az elektromágneses kölcsönhatásban nem vesznek részt, ezért nem látjuk őket, s mivel az ún. erős magerő sem hat rájuk, ezért az atommagokkal csak nagyon gyengén, alig hatnak kölcsön. Tömegük azonban elegendően nagy lehet ahhoz, hogy a sötét anyag fő összetevőjévé váljanak. Mindez az elképzelés ugyanakkor egészen addig csak elmélet marad, amíg a WIMP-eket valamilyen méréssel ki nem mutatják, létezésük bizonyságot nem nyer.

A két amerikai kutató abból indult ki, hogy az egyes részecskéknek, így aWIMP-eknek is van antirészecskepárja. Ha egy WIMP saját antirészecskéjével találkozik, a két részecske energiává alakul.

A világegyetemben a sötét anyag elhelyezkedése nem homogén: bizonyos helyeken több, bizonyos helyeken kevesebb található – ezt gravitációs hatása alapján mutatták ki. Ha egy csillag és bolygórendszere a sötét anyagban gazdagabb területen található, akkor bolygójára vagy bolygóira több, a WIMP-részecskék találkozásából felszabaduló energia juthat, megemelve ezzel az égitest felszíni és felszín alatti hőmérsékletét. Ennek következtében a bolygón a lakhatósági zónától messze távolabb is lehetővé válik a folyékony víz megjelenése. Sőt, a sötét anyag fűtése bizonyos esetekben akár önmagában biztosíthatja a folyékony víz fenntartásához szükséges hőmérsékletet.

Hooper és Steffen szerint a Naprendszerben a sötét anyag fűtő hatása elhanyagolható. Ugyanakkor a tejútrendszer belsejében a sötét anyag sűrűsége több száz vagy akár több ezerszerese lehet a Nap térségében találhatónál. Ha tehát a tejútrendszer magjának közelében lévő bolygó felszíni hőmérsékletét becsüljük meg, mindenképp figyelembe kell venni a sötét anyag szerepét.

A kutatók elismerik, a közeljövőben még csak annak lehetősége sem merülhet fel, hogy sötét anyaggal fűtött bolygóra bukkanjunk. Először ugyanis magát a sötét anyagot kellene direkt módon kimutatni, bebizonyítani hogy a WIMP névre keresztelt elméleti részecskék valóban léteznek-e. Ám hozzáteszik, a jelenség elméletben működhet.

Nem, ez nem a sötét anyag, viszont friss kép: a NASA Down űrszondája megérkezett a Vesta nevű kisbolygóhoz és pályára állt az égitest körül. Ez az első kép, amelyet július 17-én, 15 ezer kilométeres távolságból készített. A fotó minden pixele hozzávetőlegesen 1,4 kilométeres távolságnak felel meg. A Vesta a Mars és a Jupiter közti kisbolygóöv egyik termetes tagja.

A Vesta „közelről”
A Vesta „közelről”
Top cikkek
Érdemes elolvasni
Vélemény
NOL Piactér

Tisztelt Olvasó!

A nol.hu a továbbiakban archívumként működik, a tartalma nem frissül, és az egyes írások nem kommentelhetőek.

Mediaworks Hungary Zrt.