世界不思議

遠在天邊近在眼前,木星高層大氣有暗物質跡象


宇宙潛伏著一堆我們找不到的暗物質,科學家一直透過多種方式嘗試探測它們,但也許,暗物質其中一個藏身處就在太陽系內:木星入夜後高層大氣發出的紅外光,可能是大氣分子與暗物質相互作用產生的結果。

我們能探測到的一切──恆星、行星、黑洞、塵埃、氣體、衛星、人類等,全是僅占宇宙構成 4.9% 的常規物質(重子物質),其餘為看不見的暗物質與暗能量,目前僅能透過重力作用效應得知「那邊可能有暗物質」。

雖然科學家不知道宇宙暗物質分布狀況,但會透過各種方式嘗試搜索它們,比如出現在木星夜晚高層大氣的紅外光,可能就是大氣分子與暗物質相互作用促成的結果。

木星是太陽系內除太陽外最巨大的天體,核心相對較冷,是捕捉暗物質的最佳「工具」,當暗物質被木星引力捕捉進入高層大氣(電離層),暗物質會湮滅並產生電離輻射,產生額外熱量、光或兩者兼之。

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而數據顯示木星夜晚高層大氣發現大量稱為「三氫陽離子(H3+)」的帶電氫離子,雖然其他宇宙過程能在木星大氣產生 H3+,但暗物質相互作用可能產生額外 H3+ 物質。

研究人員進一步指出,土星探測器卡西尼號在 20 多年前飛越木星時,攜帶的可見光和紅外映射分光計(VIMS)儀器可能恰好檢測到暗物質湮滅產生的紅外光特徵。

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團隊仔細分析木星赤道地區的夜間測量數據,並在入夜後的木星兩極觀察 3 個小時,確認太陽輻射與木星兩極極光對電離層的影響很小,理論表明,引起電離輻射並產生過量 H3+ 離子的來源更可能是暗物質碰撞湮滅。

該團隊將繼續進行探測,希望找到 H3+ 由暗物質碰撞產生的確切證據。新論文發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)。

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