Materia întunecată este una dintre cele mai mari enigme ale Universului. Deși reprezintă aproximativ 27% din masa totală a Universului, rămâne invizibil deoarece nici nu reflectă și nici nu absoarbe lumina, ceea ce face dificilă detectarea prin metode convenționale. Cu toate acestea, un nou studiu, postat pe baza de preprinturi arXiv, sugerează că Jupiter, cea mai mare planetă din Sistemul nostru Solar, ar putea juca un rol cheie în încercarea de a înțelege acest fenomen misterios. Studiind neutrinii produși de materia întunecată prinsă în gravitația lui Jupiter, oamenii de știință ar putea în sfârșit să rezolve acest mister.
Materia întunecată este o substanță invizibilă care nu interacționează cu lumina. Deși este complet nedetectabil de instrumentele noastre tradiționale, existența sa a fost postulată datorită efectelor gravitaționale observate asupra galaxiilor și a altor structuri mari din Univers. De exemplu, modul în care se mișcă galaxiile sugerează că ele posedă o masă invizibilă care nu poate fi observată altfel. Astrofizicienii estimează că materia întunecată reprezintă aproximativ 27% din Univers, în timp ce materia vizibilă, ceea ce putem observa, reprezintă doar aproximativ 5%. Restul este alcătuit dintr-o altă formă misterioasă de energie: energia întunecată.
Deși oamenii de știință sunt siguri de existența sa, natura sa exactă rămâne necunoscută. Teoriile actuale sugerează că ar putea fi alcătuită din particule subatomice grele, lente, numite WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) sau neutrini, particule extrem de ușoare care sunt greu de detectat.
Jupiter, gigantul gazos al Sistemului Solar, are caracteristici unice care îl fac un loc ideal pentru căutarea materiei întunecate. Cu o masă de peste 300 de ori mai mare decât cea a Pământului și un câmp gravitațional puternic, această planetă este capabilă să atragă particule de materie întunecată. În plus, planeta uriașă este situată la o distanță relativ apropiată de Pământ, ceea ce o face accesibilă instrumentelor de detectare. Dacă materia întunecată există sub formă de particule grele, ea s-ar putea acumula într-adevăr în atmosfera lui Jupiter, unde gravitația puternică a planetei ar putea provoca coliziuni și anihilări și, astfel, produce neutrini. Neutrinii sunt particule subatomice care interacționează foarte slab cu materia. Ele pot trece prin miliarde de kilometri de materie aproape neafectate. Când o particulă de materie întunecată se ciocnește cu o altă particulă, acestea se pot anihila reciproc și pot produce neutrini care ar putea fi apoi detectați. Prin urmare, ar fi „mesageri” ai materiei întunecate, ceea ce ar permite cercetătorilor să confirme indirect prezența acesteia. Deși neutrinii sunt greu de detectat din cauza interacțiunii lor slabe cu materia, există metode care pot fi folosite pentru a le observa. Detectoarele Cherenkov sunt, de exemplu, capabile să capteze urme de lumină produse atunci când neutrinii trec prin apă. Acest fenomen, numit radiație Cherenkov, apare atunci când particulele se mișcă mai repede decât viteza luminii într-un mediu precum apa, producând o strălucire albastră caracteristică.
Studiul condus de Sandra Robles, de la Kings College din Londra, și Stephan Meighen-Berger, de la Universitatea din Melbourne, propune o metodă de căutare a neutrinilor produși prin anihilarea materiei întunecate în gravitația lui Jupiter. Ideea lor se bazează pe ideea că Jupiter ar putea prinde materia întunecată datorită masei sale mari și câmpului gravitațional puternic. Această materie întunecată ar fi apoi anihilata și va produce neutrini detectabili. Echipa sugerează că acești neutrini ar fi observabili folosind detectoare Cherenkov instalate pe Pământ sau în locuri unde este disponibilă apă pentru a face măsurători. Analizând excesul de neutrini care provin de pe această planetă, cercetătorii speră să poată stabili o legătură directă între aceste particule și materia întunecată.
Ideea de a folosi Jupiter pentru a detecta materia întunecată este încă în fazele sale preliminare și, deși cercetătorii au stabilit un cadru teoretic solid, mai sunt multe de făcut. Este extrem de complicată construcția de echipamente pentru a observa acești neutrini vor fi cruciali pentru a valida această ipoteză. Cu toate acestea, această abordare ar putea reprezenta un progres important în înțelegerea materiei întunecate.
Cercetătorii au folosit deja metode similare pentru a observa fenomene legate de alte obiecte cerești. De exemplu, detectoarele Cherenkov au fost folosite pentru a studia radiațiile cosmice și neutrinii proveniți de la Soare. Dacă această metodă se dovedește eficientă pentru Jupiter, ar putea deschide noi căi pentru explorarea materiei întunecate din propriul nostru sistem solar și, eventual, în alte sisteme stelare.
