Pueden existir planetas enteros hechos de materia oscura. Así es como podemos encontrarlos. : AlertaCiencia

Es posible que no hayamos encontrado tantos sistemas planetarios como nuestro propio sistema solar. Sin embargo, parecen tener una cosa en común: parecen estar hechos de buena materia bariónica ordinaria, ya sabes, la materia de la que está hecho nuestro sistema planetario.

Pero, ¿y si hay planetas hechos de otras cosas: partículas fuera del Modelo Estándar? ¿Qué pasa si hay planetas hechos de una sustancia misteriosa que llamamos materia oscura?

Nadie puede responder a esta pregunta de una forma u otra, al menos no con nuestro conocimiento actual. Pero un equipo de científicos dirigido por el físico teórico Yang Pei de la Universidad de Wisconsin-Madison quería saber cómo aparecerían estos planetas hipotéticos, y si podríamos detectarlos si fueran reales.

La respuesta corta es sí, si se cumplen ciertas condiciones, y los investigadores explican por qué en un artículo Publicado en el servidor de preimpresión arXiv.

Hay muchos misterios pendientes en este universo en el que vivimos, pero la materia oscura tiene que ser uno de los más grandes. No sabemos qué es la materia oscura, y no sabemos cómo se ve o de qué está hecha. Lo único que sabemos con certeza es que la gravedad en el universo supera con creces la cantidad de materia bariónica.

Una vez que tomas en cuenta cada galaxia, cada estrella y cada nube de polvo que flota silenciosa y oscura entre las estrellas, todavía hay más gravedad de la que debería haber. No sabemos a qué se debe, pero llamamos a esta fuente misteriosa materia oscura, y hay varios candidatos teóricos que los científicos están estudiando.

En general, estos candidatos se pueden dividir en dos categorías: moléculas individuales y compuestos, incluidos a simple vista las manchas de materia oscura, o macros, pueden tener masas planetarias. y como Pai y colegas Explicar«Un estado macroscópico de materia oscura con una masa y/o un radio similar al de un planeta se comportaría como un exoplaneta oscuro si estuviera confinado a un sistema estelar, incluso si la física subyacente del objeto se pareciera a algo completamente diferente».

Nuestros métodos actuales de detección de exoplanetas dependen en gran medida, actualmente, de la influencia de un exoplaneta en la luz de su estrella anfitriona. También podemos usar esta información para medir las propiedades de los exoplanetas.

Un exoplaneta que pasa entre nosotros y su estrella, un paso conocido como tránsito, hará que la luz de la estrella se atenúe ligeramente. Los astrónomos pueden medir la profundidad de la atenuación para calcular el radio de un exoplaneta. Los exoplanetas también hacen que sus estrellas se muevan ligeramente, ya que los dos se mueven alrededor de un centro de gravedad mutuo, detectable en los cambios en la longitud de onda de la luz de la estrella. La cantidad de movimiento, llamada velocidad radial, se puede usar para calcular la masa de un exoplaneta.

Con estas medidas en la mano, podemos calcular la densidad de un exoplaneta y así determinar cómo está construido. Una densidad baja, como la de Júpiter, indica la presencia de una atmósfera masiva de baja densidad, un gigante gaseoso. Una mayor densidad, como la de la Tierra, indica una formación rocosa. Generalmente, el primero tiene un radio más grande y el segundo uno más pequeño.

Según Bai y sus colegas, esto podría usarse para descubrir posibles exoplanetas de materia oscura. Los exoplanetas de materia oscura pueden tener propiedades diferentes a las esperadas de los exoplanetas ordinarios en formas que desafían nuestra comprensión actual de la formación de planetas. Puede obtener un exoplaneta más denso que el hierro, por ejemplo, o un planeta con una densidad tan baja que su existencia es difícil de explicar.

Actualmente, no se han identificado tales valores atípicos, pero el mundo puede soñar.

Además, los astrónomos han podido sondear atmósferas de exoplanetas basándose en datos de tránsito. Miden el espectro de luz de la estrella durante el tránsito y lo comparan con la luz de la estrella normalmente, buscando las longitudes de onda más brillantes y más débiles.

Esto indica que parte de la luz ha sido absorbida y/o reemitida por moléculas en la atmósfera del exoplaneta; Los científicos pueden analizar estos datos para determinar cuáles son esas moléculas. Si el espectro de tránsito revela algunas anomalías graves, esto podría indicar la presencia de materia oscura fuera del sistema solar.

Si la velocidad radial indica que debe pasar un exoplaneta, y luego no se observa ningún tránsito, esto podría ser una pista que apunta a exoplanetas de materia oscura. Y si la regresión transitoria, conocida como curva de luz, exhibe una forma inesperada, eso también podría ser una pista.

«Debido a su pequeña pero constante fuerza de interacción con las partículas del modelo estándar, un exoplaneta de materia oscura puede no ser completamente opaco, lo que hace que la forma de su curva de luz sea distinta de la de un exoplaneta normal». escriben los investigadores.

Bai y sus colegas calcularon cómo sería la curva de luz, sentando las bases simples para un análisis teórico más complejo.

El equipo señala que hay varias formas de mejorar el negocio. Solo pensaban en órbitas circulares, por ejemplo; Sin embargo, muchos exoplanetas tienen órbitas elípticas, especialmente aquellos que pueden haber sido capturados por la gravedad de la estrella, como cabría esperar que sean los exoplanetas de materia oscura. Además, las propiedades del planeta se han mantenido relativamente simples.

«Un estudio adicional de la formación del sistema estelar y los primeros exoplanetas de materia oscura y la captura de materia oscura extrasolar ayudaría a aclarar la posibilidad de detectar exoplanetas de materia oscura y sería necesario establecer límites en la abundancia de materia oscura fuera del sistema solar si no se detecta. » concluyeron los investigadores.

El papel está disponible en un servidor de preimpresión arXiv.