暗物質可能使系外行星變成微型黑洞:研究

一項研究表明,系外行星有潛力成為搜尋暗物質的工具,暗物質是一種神秘的物質,據信構成了宇宙中85%的物質。儘管暗物質的引力證明其存在,但科學家們至今無法直接發現它。加州大學河濱分校的研究提出,類似木星這樣的大型氣體系外行星可能充當暗物質搜尋的自然實驗室。研究人員理論上推測,所謂的「超重非湮滅」暗物質粒子可能會隨著時間的推移逐漸在這些行星的核心中聚集。

據研究的第一作者、物理與天文學系的研究生Mehrdad Phoroutan-Mehr表示,「如果這些暗物質粒子夠重且不會互相湮滅,它們最終可能會塌縮成一個微型黑洞。」他進一步解釋道,這個黑洞可能會增長並消耗整個行星,將其轉變為一個與原始行星質量相同的黑洞。這一結果只有在超重非湮滅暗物質模型下才有可能實現。在加州大學河濱分校的研究之前,科學家們早在2011年就提出暗物質可能會在行星內部累積的想法。

在超重非湮滅暗物質模型中,質量龐大的暗物質粒子不會互相摧毀,可以在行星核心長時間捕獲。暗物質的足夠積聚最終可能導致其塌縮成一個小型的行星質量黑洞。Phoroutan-Mehr提到,「在各種大小、溫度和密度的氣體系外行星中,黑洞可能在可觀察的時間尺度內形成,甚至可能在一個系外行星的生命週期中產生多個黑洞。」迄今為止,天文學家僅發現了比太陽更為質量巨大的黑洞,而大多數理論一致認為黑洞不可能再小於這個範疇。若能發現行星大小的黑洞,將是一個突破性發現,可能支持這一新暗物質模型。

未來的研究可能會在銀河系中心進行系外行星調查。根據標準的宇宙學模型,像銀河系這樣的星系位於龐大的暗物質暈內,這裡是該神秘物質濃度最高的地方。以往,科學家們通過觀測太陽、中子星和白矮星等天體來研究暗物質,這些天體作為自然實驗室,因為不同的暗物質理論模型會以不同的方式影響它們。例如,一些暗物質模型預測這些粒子可能會使中子星加熱。Phoroutan-Mehr指出,「因此,如果我們觀察到一顆古老且寒冷的中子星,這可能會排除某些暗物質的特性,因為暗物質理論上預期會使它們加熱。」

除了行星的可能塌縮之外,Phoroutan-Mehr還提出,暗物質可能會加熱系外行星以及我們太陽系內的行星,或使它們發射高能輻射。然而,目前的儀器尚缺乏足夠的靈敏度來檢測這些效應。這些研究結果已發表在《Physical Review D》期刊上,顯示出系外行星在理解暗物質性質方面的重要潛力。隨著數據的持續收集和對個別行星更深入的研究,未來有望提供關鍵的見解,進一步揭示宇宙中這一神秘物質的本質。

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Henderson
Henderson 是 TechRitual Hong Kong 科技編輯,專注報導智能手機、消費電子產品、SIM 卡及流動通訊市場。自加入 TechRitual 以來,累計撰寫數千篇科技報導及產品評測,內容同步發佈至 SINA 及 Yahoo Tech 等主要平台。部分文章由 AI 工具輔助撰寫,經編輯團隊審閱及事實查核後發佈。