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”.

cza/ zan/