Universul este plin de mistere, dar poate cel mai mare dintre toate este faptul că aproximativ 95% din el pare să lipsească. Doar 5% din cosmos este alcătuit din materia pe care o cunoaștem și o putem vedea. Restul este un amestec bizar de energie întunecată (aproximativ 68%) și, mai ales, materie întunecată (aproximativ 27%) – o substanță invizibilă care interacționează cu noi doar prin gravitație.
Oamenii de știință sunt într-o vânătoare continuă pentru a prinde o dovadă directă a acestei materii fantomatice, dar este o sarcină dificilă. Acum, un nou studiu sugerează o soluție ingenioasă: să folosim cea mai mare lună din Sistemul Solar, Ganymede, ca pe un detector de materie întunecată de mărime extraordinară.
O problemă de mărime cosmică
Problema detectării materiei întunecate este că nu știm exact ce căutăm. Există o mulțime de candidați, de la particule subatomice exotice precum axionii și WIMPS, până la obiecte masive precum găurile negre primordiale. În timp ce majoritatea experimentelor se concentrează pe căutarea particulelor mici, o idee alternativă, cunoscută sub numele de materie întunecată macroscopică, sugerează că aceasta ar putea fi formată din obiecte cu masă mare.
Dacă materia întunecată este compusă din „bulgări” mari, dar rari, detectarea lor devine extrem de dificilă. Potrivit lui DeRocco, există încă un interval larg de posibilități neexplorate pentru acești candidați, cu mase cuprinse între 10¹² și 10²² de grame și densități variind de la cea atomică (1 g/cm³) la cea nucleară (10¹⁴ g/cm³). Tocmai această masă uriașă îi face greu de găsit; un obiect de 10¹⁴ grame, de exemplu, ar trece prin Pământ doar o dată la aproximativ 100.000 de ani. Prin urmare, orice încercare de a-i detecta necesită „detectoare enorme, cu timpi de integrare lungi”.
Aici intervine Ganymede.
De ce Ganymede ar putea fi un detector de materie întunecată
Într-un nou articol publicat pe serverul de preprint arXiv, William DeRocco de la Universitatea din Maryland explică de ce luna înghețată a lui Jupiter este perfectă pentru această misiune. Mai mare decât planeta Mercur și cu o suprafață relativ neschimbată de peste 2 miliarde de ani, Ganymede a acționat ca o țintă gigantică, așteptând să fie lovită.
Ideea esențială este că un impact cu un obiect de materie întunecată ar lăsa o urmă unică. Spre deosebire de un meteorit obișnuit, care lovește și topește suprafața, un obiect dens de materie întunecată ar pătrunde adânc sub crusta de gheață, eliberând materiale din interiorul lunii.
Acest lucru ar crea o „semnătură critică” – un crater cu o compoziție chimică total diferită de cea a terenului înconjurător.
Misiunile Juice și Europa Clipper ar putea găsi dovezile
Din fericire, avem deja uneltele potrivite care se îndreaptă spre Jupiter. Viitoarele misiuni Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) de la ESA și Europa Clipper de la NASA vor fi echipate cu camere spectrale de înaltă rezoluție, capabile să detecteze exact aceste anomalii.
„De remarcat în mod special ar fi craterele mici (sub 10 km) cu un volum de topire anormal de mare, care prezintă o compoziție semnificativ diferită de cea a regiunilor înconjurătoare”, a explicat DeRocco în lucrare. Astfel de caracteristici ar fi greu de explicat prin impacturi convenționale.
Chiar dacă acest studiu se concentrează pe o formă de materie întunecată mai puțin populară în prezent, o privire atentă asupra lui Ganymede ne-ar putea ajuta fie să găsim dovezi, fie să eliminăm un candidat, restrângând astfel căutarea. Iar dacă nu găsim nimic pe Ganymede, sondele vor avea în continuare un alt detector potențial în apropiere: Jupiter însuși.
