模型表明，气态巨行星中的暗物质可能坍缩成可检测的黑洞
Mehrdad Phoroutan-Mehr 是加州大学河滨分校物理与天文学系的研究生。来源：梅赫达德·福鲁坦-梅尔
（蜘蛛网eeook.com）据加州大学河滨分校（作者：Iqbal Pittalwala）：在我们的太阳系之外发现了5000多颗行星，使科学家能够探索行星的进化，并考虑外星生命的可能性。现在，发表在《物理评论D》上的加州大学河滨分校的一项研究表明，系外行星，即围绕太阳系外恒星运行的行星，也可以作为研究暗物质的工具。
研究人员研究了占宇宙物质85%的暗物质如何在很长一段时间内影响木星大小的系外行星。他们的理论计算表明，暗物质粒子可能会逐渐聚集在这些行星的核心。尽管暗物质从未在实验室中被探测到，但物理学家相信它的存在。
“如果暗物质粒子足够重，并且没有湮灭，它们最终可能会坍塌成一个小黑洞，”论文第一作者Mehrdad Phoroutan-Mehr说，他是物理和天文系的研究生，与物理学和天文学教授Hai-Bo Yu合作。
“然后，这个黑洞可能会生长并吞噬整个行星，将其变成与原始行星质量相同的黑洞。这一结果只有在超重非毁灭性暗物质模型下才有可能。”
根据超重非湮灭暗物质模型，暗物质粒子质量极大，在相互作用时不会相互破坏。研究人员专注于这个模型，以展示超重暗物质粒子是如何被系外行星捕获、失去能量并向其核心漂移的。在那里，它们聚集并坍缩成黑洞。
Phoroutan-Mehr说：“在各种大小、温度和密度的气态系外行星中，黑洞可以在可观测的时间尺度上形成，甚至可能在单个系外行星的生命周期内产生多个黑洞。”。“这些结果表明，系外行星调查可用于寻找超重暗物质粒子，特别是在假设富含暗物质的地区，如我们银河系的银河系中心。”
地球与行星科学系的博士后研究员Tara Fetherolf加入了Phoroutan Mehr的研究。
Phoroutan Mehr解释说，到目前为止，天文学家只探测到质量大于我们太阳的黑洞。他说，大多数现有的理论表明，黑洞必须至少有那么大的质量。
他补充道：“发现一个质量相当于行星的黑洞将是一个重大突破。”。“这将支持我们论文的论点，并为普遍接受的行星大小的黑洞只能在早期宇宙中形成的理论提供一种替代方案。”
根据Phoroutan Mehr的说法，系外行星在暗物质研究中的应用并不多，主要是因为科学家们没有足够的数据。
“但近年来，我们对系外行星的了解急剧扩大，即将进行的几次太空任务将提供更详细的观测，”他说。“随着越来越多的数据，系外行星可用于测试和挑战不同的暗物质模型。”
Phoroutan Mehr说，过去科学家通过观察太阳、中子星和白矮星等物体来研究暗物质，因为不同的暗物质模型会以不同的方式影响这些物体。例如，一些模型表明，暗物质可以加热中子星。
他说：“因此，如果我们观察一颗古老而冷的中子星，就可以排除暗物质的某些特性，因为理论上预计暗物质会加热它们。”。
他补充说，许多没有坍缩成黑洞的系外行星（以及我们太阳系中的木星）可以帮助科学家排除或完善暗物质模型，如超重非湮灭暗物质模型。
Phoroutan-Mehr说：“如果天文学家发现了一组行星大小的黑洞，它可能会为超重非湮灭暗物质模型提供强有力的证据。”。“随着我们继续收集更多数据并更详细地研究单个行星，系外行星可能会为暗物质的性质提供至关重要的见解。”
Phoroutan Mehr指出，暗物质对系外行星的另一个可能影响是，它可能会加热它们或导致它们发出高能辐射。
他说：“今天的仪器不够灵敏，无法检测到这些信号。”。“未来的望远镜和太空任务可能能够捕捉到它们。”
