Спутник Юпитера Ганимед может служить огромным детектором темной материи, а предстоящие космические миссии, возможно, смогут обнаружить на его древней поверхности уникальные кратеры, оставленные темной материей.
Физики, ищущие темную материю, обычно охотятся за крошечными, чрезвычайно легкими частицами, слабо взаимодействующими с обычной материей, что требует использования крупных и хорошо изолированных подземных детекторов. Однако другой тип частиц темной материи может быть очень большим — размерами от баскетбольного мяча до астероида — но при этом невероятно редким и также неохотно взаимодействующим с обычной материей. Чтобы компенсировать редкость таких крупных частиц темной материи, для их обнаружения нужен детектор размером с луну или планету.
Он уже есть — это крупнейшая луна Солнечной системы Ганимед, считает Уильям ДеРокко из Мэрилендского университета. Своими соображениями на этот счет он поделился в статье на сервере препринтов arXiv.
По мнению физика-теоретика, спутник уже может нести на себе следы этих массивных частиц темной материи. Они могли оставить характерные кратеры на ледяной поверхности спутника, которые сохраняются миллионы лет ввиду его геологической неактивности.
ДеРокко расчитал, насколько глубоко массивная частица темной материи может проникнуть в толстый ледяной покров Ганимеда, и обнаружил, что она уйдет гораздо глубже, чем типичный астероид, достигнув подповерхностного океана спутника и выбросив на поверхность уникальные минералы.
Летящие к Юпитеру зонды НАСА Europa Clipper и JUICE Европейского космического агентства смогут найти признаки этих кратеров темной материи с орбиты. По расчетам ДеРокко, они будут выглядеть относительно небольшими и изолированными от других разломов или геологических особенностей. Затем космические аппараты смогут провести дополнительные наблюдения.
«Если использовать, например, радар для зондирования недр, можно выявить уходящий вглубь столб растаявшего льда», — полагает исследователь.
Использование детектора темной материи размером с луну может помочь в поиске частиц, которые невозможно обнаружить на Земле, согласен астрофизик Закари Пикер из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе: «Никакие земные эксперименты не смогут обнаружить частицу темной материи размером с шар для боулинга, холодильник или автомобиль. Они просто сталкиваются с Землей слишком редко».
Предложение детально проработано и продумано, заметил космомикрофизик Брэдли Кавана из Кантабрийского университета в Испании. Однако нет особых физических оснований полагать, что такие тяжелые частицы темной материи существуют, предупредил он.
«Это скорее попытка рассмотреть все возможные варианты, — резюмировал Кавана. — Я бы сказал, что это довольно экзотические объекты. Они невероятно плотные и удерживаются вместе мощными силами в некоем „темном секторе“».
Вспышка сверхновой может положить конец поискам темной материи
Ученые установили новый мировой рекорд в поиске темной материи
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram