I en nyligen publicerad studie publicerad i Journal of High Energy Physics , visade två forskare från Brown University hur data från tidigare uppdrag till Jupiter kan hjälpa forskare att undersöka mörk materia, ett av de mest mystiska fenomenen i universum. Anledningen till att tidigare Jupiter-uppdrag valdes beror på den omfattande mängd data som samlats in om den största planeten i solsystemet, framför allt från Galileo- och Juno-banorna. Den svårfångade naturen och sammansättningen av mörk materia fortsätter att gäcka vetenskapsmän, både bildligt och bokstavligt, eftersom den inte avger något ljus. Så varför fortsätter forskare att studera dessa mystiska – och helt osynliga – fenomen?

"För att det finns där och vi vet inte vad det är", säger Dr. Lingfeng Li, en postdoktor vid Brown University och huvudförfattare på tidningen. "Det finns starka bevis som kommer från väldigt olika datauppsättningar som pekar på mörk materia:kosmisk mikrovågsbakgrund, stjärnrörelser inuti galaxer, gravitationslinseffekter och så vidare. Kort sagt, det beter sig som någon kall, icke-interaktiv (därför mörk) damm på långa skalor, medan dess natur och möjliga interaktioner inom en mindre skala fortfarande är okända. Det måste vara något helt nytt:något som skiljer sig från vår baryoniska materia."

I studien diskuterade forskarna hur fångade elektroner inom Jupiters massiva magnetfält och strålningsbälte kan användas för att undersöka mörk materia och mörk mediator som finns mellan vad som kallas den mörka sektorn och vår synliga värld. De härledde tre scenarier för fångade elektroner inom Jupiters strålningsbälten:helt fångade, kvasi-fångade och ohindrade elektroner. Deras resultat visade att registrerade mätningar från Galileo- och Juno-uppdragen indikerar att producerade elektroner kan vara antingen helt eller nästan fångade i Jupiters innersta strålningsbälten, vilket i slutändan bidrar till energiska elektronflöden.

Ett mål med denna studie var att ge ett första försök att använda data från tidigare, aktiva och framtida uppdrag till Jupiter för att undersöka ny fysik som går utöver den traditionella modellen för partikelfysik. Även om data för denna studie samlades in från de år långa uppdragen av Galileo och Juno orbiters vid Jupiter, tror Li inte att den här typen av studier kan utföras med hjälp av data från andra långsiktiga uppdrag till andra planeter, såsom Saturnus och dess historiska Cassini-uppdrag.

"För det första är Jupiter mycket tyngre än Saturnus," förklarar Li. "Dess flykthastighet är nästan dubbelt så stor som Saturnus, vilket innebär att fångsthastigheten för mörk materia är avsevärt förbättrad vid Jupiter. Dessutom har Jupiter ingen betydande huvudring, och elektroner kan fångas under lång tid innan de absorberas av ringmaterialen. Andra himlakroppar i solsystemen är helt enkelt för små (t.ex. Jorden). Solen är ett mycket intressant mål, men dess magnetfält är mycket icke-trivialt. Vi vet inte hur vi ska tolka soldata ännu , men det är värt ytterligare övervägande."

Även om Li sa att de inte har bestämt vad de ska göra härnäst när det gäller framtida studier, avslutar artikeln med rekommendationer för framtida Jupiter-uppdrag för att utöka omfattningen av partikelfysik samtidigt som de ger mer exakta mätningar av de energiska elektronflödena som diskuteras i detta dokument. + Utforska vidare

Utforska syrejoner i Jupiters innersta strålningsbälten