I det fortsatta sökandet efter mörk materia i vårt universum, forskare tror att de har hittat en unik och kraftfull detektor:exoplaneter.

I ett nytt papper, två astrofysiker föreslår att mörk materia skulle kunna detekteras genom att mäta effekten den har på exoplaneternas temperatur, som är planeter utanför vårt solsystem.

Detta kan ge nya insikter om mörk materia, den mystiska substansen som inte direkt kan observeras, men som utgör ungefär 80% av universums massa.

"Vi tror att det borde finnas omkring 300 miljarder exoplaneter som väntar på att bli upptäckt, sa Juri Smirnov, en stipendiat vid Ohio State Universitys Center for Cosmology and Astroparticle Physics.

"Till och med att hitta och studera ett litet antal av dem kan ge oss en hel del information om mörk materia som vi inte känner till nu."

Smirnov skrev tidningen tillsammans med Rebecca Leane, en postdoktor vid SLAC National Accelerator Laboratory vid Stanford University. Den publicerades idag (22 april, 2021) i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

Smirnov sa att när exoplaneternas gravitation fångar mörk materia, den mörka materian reser till planetkärnan där den "förintar" och frigör sin energi som värme. Ju mer mörk materia som fångas, desto mer bör det värma upp exoplaneten.

Denna uppvärmning kunde mätas av NASAs James Webb rymdteleskop, ett infrarött teleskop som planeras lanseras i oktober som kommer att kunna mäta temperaturen på avlägsna exoplaneter.

"Om exoplaneter har denna onormala uppvärmning förknippad med mörk materia, vi borde kunna hämta det, sa Smirnov.

Exoplaneter kan vara särskilt användbara för att detektera ljus mörk materia, Smirnov sa, som är mörk materia med lägre massa. Forskare har ännu inte undersökt ljus mörk materia genom direkt detektering eller andra experiment.

Forskare tror att densiteten av mörk materia ökar mot mitten av vår galax Vintergatan. Om det är sant, forskare borde finna att ju närmare planeterna är galaktiskt centrum, desto mer bör deras temperaturer stiga.

"Om vi ​​skulle hitta något sådant, det vore fantastiskt. Klart, vi skulle ha hittat mörk materia, sa Smirnov.

Smirnov och Leane föreslår en typ av sökning som skulle innebära att man tittar nära jorden på gasjättar – så kallade "Super Jupiters" – och bruna dvärgar efter bevis på uppvärmning orsakad av mörk materia. En fördel med att använda planeter som denna som mörk materiadetektorer är att de inte har kärnfusion, som stjärnor gör, så det finns mindre "bakgrundsvärme" som skulle göra det svårt att hitta en mörk materiasignal.

Förutom denna lokala sökning, forskarna föreslår en sökning efter avlägsna skurkiga exoplaneter som inte längre kretsar kring en stjärna. Bristen på strålning från en stjärna skulle återigen minska störningar som skulle kunna skymma en signal från mörk materia.

En av de bästa delarna med att använda exoplaneter som mörk materiadetektorer är att det inte kräver några nya typer av instrumentering som teleskop, eller sökningar som inte redan görs, sa Smirnov.

Från och med nu, forskare har identifierat mer än 4, 300 bekräftade exoplaneter och ytterligare 5, 695 kandidater är för närvarande under utredning. Gaia, ett rymdobservatorium från European Space Agency, förväntas identifiera tiotusentals fler potentiella kandidater under de närmaste åren.

"Med så många exoplaneter som studeras, vi kommer att få en fantastisk möjlighet att lära oss mer än någonsin tidigare om mörk materia, sa Smirnov.