Темная материя дала планетам-бродягам шанс на обитаемость

Темная материя может помогать планетам, оторвавшимся от своих звезд, поддерживать на своей поверхности воду в жидком состоянии. Такой вывод сделали двое специалистов из лаборатории имени Энрико Ферми (Фермилаб). Их работа пока не опубликована в рецензируемом научном журнале, но ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Коротко об исследовании пишет New Scientist.

Темной материей, или скрытой массой, называют пока не обнаруженную экспериментально субстанцию, которая участвует в гравитационном взаимодействии, но не участвует в электромагнитном (поэтому ее невозможно наблюдать непосредственно). Предположение о существовании во Вселенной некоего невидимого источника массы появились у астрономов в 1930-е годы, когда по итогам наблюдений они пришли к выводу, что имеющейся массы недостаточно для того, чтобы объяснить видимые взаимоотношения галактик и других крупных объектов. Подробнее о темной материи можно прочитать тут.

Пока существование темной материи не подтверждено фактическими наблюдениями, однако специалисты разработали несколько теорий, объясняющих свойства скрытой массы. В частности, большинство ученых считают, что она состоит из частиц, названных вимпами (от английского сокращения WIMP, Weakly Interactive Massive Particle - слабо взаимодействующая массивная частица). При взаимодействии друг с другом вимпы аннигилируют, и этот процесс сопровождается выделением высокоэнергетического излучения. Если излучение будет поглощено каким-либо объектом, объект разогреется.

Авторы новой работы исходили из распространенного среди астрономов предположения, что темная материя может захватываться гравитацией массивных образований, например галактик. Основная концентрация частиц скрытой массы в этом случае будет в центральной части звездных скоплений. Когда захваченные галактиками вимпы сталкиваются с атомами, входящими в состав планет, они замедляются, и рано или поздно скорость их движения может упасть настолько, что вимпы останутся в зоне притяжения планет. Соответственно, встречаясь, такие вимпы-"спутники" будут аннигилировать и разогревать планету.

Если эти процессы протекают на планетах, которые оторвались от своих звезд (такое может происходить под влиянием гравитации других объектов), то поступающее тепло может в достаточной мере разогревать их - согласно расчетам ученых, температура на поверхности окруженных частицами темной материи планет-"бродяг" в несколько раз больших Земли может достигать ноля градусов Цельсия и выше.

Недавно другая группа исследователей рассчитала, что покинувшие свои светила планеты могут оставаться теплыми в течение нескольких миллиардов лет за счет распада в их недрах радиоактивных изотопов.