10 августа 2022

Исследования радиационных поясов Юпитера могут помочь в исследовании свойств темной материи

ВВС Полярное сияние на Юпитере, сфотографированное АМС «Юнона» ВВС

В недавнем исследовании, опубликованном в Journal of High Energy Physics, два исследователя из Университета Брауна продемонстрировали, как данные прошлых миссий на Юпитер могут помочь ученым изучить темную материю. Причина, по которой были выбраны прошлые миссии Юпитера, связана с большим объемом информации, полученным, в первую очередь, с орбитальных аппаратов «Галилео» и «Юнона».

В исследовании ученые обсудили, как захваченные электроны в массивном магнитном поле и радиационном поясе Юпитера можно использовать для изучения темной материи и темного посредника. Они вывели три сценария захваченных электронов в радиационных поясах Юпитера: полностью захваченные, квазизахваченные и незахваченные электроны. Их результаты показали, что зарегистрированные измерения миссий «Галилео» и «Юнона» указывают на то, что произведенные электроны могут быть полностью захвачены или квазизахвачены во внутренних радиационных поясах Юпитера, что, в конечном итоге, способствует потокам энергичных электронов.

Одной из целей этого исследования было приложить первоначальные усилия по использованию данных миссий на Юпитер для изучения новой физики, выходящей за рамки традиционной модели физики элементарных частиц. Хотя данные для этого исследования были собраны в ходе многолетних миссий орбитальных аппаратов «Галилео» и «Юнона» к Юпитеру, ученые не считают, что такое исследование можно проводить с использованием данных других долгосрочных миссий к другим планетам, таким как Сатурн и его историческая миссия «Кассини».

«Во-первых, Юпитер намного тяжелее Сатурна, — объясняет Др. Лингфэн Ли, научный сотрудник Университета Брауна и автор статьи. - «Его скорость убегания почти в два раза больше, чем у Сатурна, а это означает, что скорость захвата темной материи значительно выше на Юпитере. Кроме того, у Юпитера нет значительного главного кольца, и электроны могут задерживаться в течение длительного времени, прежде чем будут поглощены. Другие небесные тела в Солнечной системе просто слишком малы (например, Земля). Солнце — очень интересная цель, но его магнитное поле весьма нетривиально. Мы пока не знаем, как интерпретировать солнечные данные, но это заслуживает дальнейшего рассмотрения».

Статья завершается рекомендациями для новых миссий на Юпитер, чтобы расширить сферу физики элементарных частиц, а также обеспечить более точные измерения потоков энергичных электронов, обсуждаемых в этой статье.