Jupiter-Missionen könnten auch bei der Suche nach dunkler Materie helfen

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in der Zeitschrift für Hochenergiephysik, demonstrierten zwei Forscher der Brown University, wie Daten von früheren Missionen zum Jupiter Wissenschaftlern helfen können, dunkle Materie zu untersuchen, eines der mysteriösesten Phänomene im Universum. Der Grund für die Auswahl früherer Jupiter-Missionen liegt in der umfangreichen Datenmenge, die über den größten Planeten im Sonnensystem gesammelt wurde, insbesondere von den Galileo- und Juno-Orbitern. Die schwer fassbare Natur und Zusammensetzung dunkler Materie entzieht sich Wissenschaftlern weiterhin, sowohl im übertragenen als auch im wörtlichen Sinne, da sie kein Licht aussendet. Warum also untersuchen Wissenschaftler weiterhin diese mysteriösen – und völlig unsichtbaren – Phänomene?

„Weil es da ist und wir nicht wissen, was es ist“, sagt Dr. Lingfeng Li, Postdoctoral Research Associate an der Brown University und Hauptautor des Papiers. „Es gibt starke Beweise aus sehr unterschiedlichen Datensätzen, die auf dunkle Materie hinweisen: kosmischer Mikrowellenhintergrund, Sternbewegungen in Galaxien, Gravitationslinseneffekte und so weiter. Kurz gesagt, es verhält sich wie eine kalte, nicht interaktive (daher dunkle) Materie. Staub auf großen Längenskalen, während seine Natur und mögliche Wechselwirkungen auf kleineren Längenskalen noch unbekannt sind. Es muss etwas ganz Neues sein: etwas, das sich von unserer baryonischen Materie unterscheidet.“

In der Studie diskutierten die Forscher, wie eingefangene Elektronen in Jupiters massivem Magnetfeld und Strahlungsgürtel verwendet werden können, um dunkle Materie und dunkle Vermittler zu untersuchen, die zwischen dem sogenannten dunklen Sektor und unserer sichtbaren Welt existieren. Sie leiteten drei Szenarien für gefangene Elektronen in Jupiters Strahlungsgürteln ab: vollständig gefangene, quasi gefangene und nicht gefangene Elektronen. Ihre Ergebnisse zeigten, dass aufgezeichnete Messungen der Galileo- und Juno-Missionen darauf hindeuten, dass produzierte Elektronen entweder vollständig oder quasi in den innersten Strahlungsgürteln von Jupiter eingeschlossen werden können, was letztendlich zu energetischen Elektronenflüssen beiträgt.

Ein Ziel dieser Studie war es, einen ersten Versuch zu unternehmen, Daten von früheren, aktiven und zukünftigen Missionen zum Jupiter zu verwenden, um neue Physik zu untersuchen, die über das traditionelle Modell der Teilchenphysik hinausgeht. Während die Daten für diese Studie von den jahrelangen Missionen der Galileo- und Juno-Orbiter am Jupiter gesammelt wurden, glaubt Li nicht, dass diese Art von Studie mit Daten von anderen Langzeitmissionen zu anderen Planeten wie Saturn durchgeführt werden kann und seine historische Cassini-Mission.

„Erstens ist Jupiter viel schwerer als Saturn“, erklärt Li. „Seine Fluchtgeschwindigkeit ist fast doppelt so groß wie die von Saturn, was bedeutet, dass die Einfangrate für dunkle Materie bei Jupiter stark erhöht ist. Außerdem hat Jupiter keinen signifikanten Hauptring und Elektronen können lange Zeit eingefangen werden, bevor sie absorbiert werden durch die Ringmaterialien Andere Himmelskörper in den Sonnensystemen sind einfach zu klein (z. B. die Erde) Die Sonne ist ein sehr interessantes Ziel, aber ihr Magnetfeld ist höchst nicht trivial Wir wissen noch nicht, wie wir die Sonnendaten interpretieren sollen , aber es ist eine weitere Überlegung wert.“

Während Li sagte, dass sie sich noch nicht entschieden haben, was als nächstes in Bezug auf zukünftige Studien zu tun ist, schließt das Papier mit Empfehlungen für zukünftige Jupiter-Missionen, um den Umfang der Teilchenphysik zu erweitern und gleichzeitig genauere Messungen der in diesem Papier diskutierten energetischen Elektronenflüsse bereitzustellen.