Sterrekunde

Is ons op soek na bruin dwerge waar die donker materie moet wees?

Is ons op soek na bruin dwerge waar die donker materie moet wees?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ons is herhaaldelik verseker dat hulle nie genoeg bruin dwerge is om rekening te hou met al die donker materie in ons sterrestelsel nie.

My vraag is of ons op die regte plekke gesoek het?

Of in meer besonderhede. Waar sit rekenaarmodellering die ontbrekende massa presies?

Ek sou verwag dat die grootste deel daarvan op die vlakte en aan die rand van die sterrestelsel sou wees. En as ek my nie vergis nie, is daar te veel rommel om na te kyk.

Verder kan ek geen rede insien waarom die donker materie nie net soos alles anders in die polle oneweredig versprei sal word nie.

Dus, gegewe die bostaande sal 'n ekstrapolasie van wat ons ontdek het baie laag wees as dit 'n eweredige verspreiding in alle rigtings aanneem, en verskriklik laag as die LMG en GMG tussen klompe is.


Die donker materie moet 'n rofweg sferiese verspreiding en 'n gladde radiale verspreiding as dit die dinamika van gas en sterre in ons en ander sterrestelsels moet verreken.

Die presiese vorm van enige benodigde donker materie-stralekrans is steeds die onderwerp van debat en navorsing. Terwyl rekenaarsimulasies van sterrestelselvorming liggies nie-sferiese of triaksiale profiele voorspel (bv. Kunting et al. 2018), blyk dit dat sommige kinematiese gegewens die sferiteit bevestig (bv. Smith et al. 2009); ander stem nie saam nie en stel voor dat daar 'n beduidende veelsydigheid is (Bowden et al. 2016) of onvermoë wat deur grootskaalse opnames voorgestel word (bv. Loebman et al. 2014).

Enige konsentrasie donker materie in 'n skyf is totaal uitgesluit deur waarnemings van die dinamika van sterre bo en onder die vlak. bv. Die laaste woord, met behulp van Gaia DR2-data, is dat daar slegs ongeveer 10% van die plaaslike massadigtheid in die vorm van donker materie van watter aard ook al (Buch et al. 2019, stem saam met baie vorige werk. Dit is byvoorbeeld feitlik 30 jaar gelede vasgestel (Kuijken & Gilmore 1989).

Die hoeveelheid donker materie wat benodig word by verskillende strale (met die veronderstelling dat Newtoniaanse swaartekrag die regte formulering is) word van die rotasiekurwe afgelei. Die foto hieronder, met dank aan Nick Strobel op www.astronomynotes.com, toon 'n skets van die huidige denke oor hoeveel donker materie moet wees in watter straal (gemerk as "Corona") en neem die donker materie om sferies simmetries te versprei. .

Donker materie "weeg reeds" die ligstof met 2: 1 op die sonstraal, maar tog is daar ruimte vir slegs 10% van die plaaslike digtheid om in 'n "donker" vorm te wees.

Bruin dwerge is nie eintlik 'donker voorwerpe' wat nie gevind kan word nie. Hulle straal infrarooi lig uit en die opnames naby die son wys dat sterre met 4: 1 getal het en dat hulle minder as 'n paar persent bydra tot die plaaslike massadigtheid. Dit kan ook gevind word deur middel van swaartekrag-mikrolensing, in opnames wat na Magellaniese wolke (monsterneming van die stralekrans) en na die Galaktiese bult (monsterneming van die binneskyf) gedoen is. In geen van beide gevalle is bewyse gevind vir groot getalle bruin dwerge (of koue wit dwerge of swart gate nie) en dit is uitgesluit as 'n belangrike bydraer tot die Galaktiese donker materie-probleem (bv. Pietrzynski 2018). In die besonder stem die aantal mikro-lensgebeurtenisse in die rigting van die Galaktiese bult heeltemal ooreen met die bruin dwerg / sterfraksie in die plaaslike omgewing (Niikura et al. (2019).

As laaste opmerking, donkermaterie (hetsy in die vorm van bruin dwerge of nie-baryoniese deeltjies) klomp nie baie maklik nie omdat dit nie die kinetiese energie maklik kan versprei nie. Daar is min bewyse vir die saamtrek van donker materie op skubbe kleiner as dwergstelsels. Daar is veral geen bewyse vir donker materie in bolvormige of oop sterretrosse nie.

Die stertskyf word gevorm omdat die sterre min of meer gevorm het in 'n skyf wat reeds gevorm het uit dissipatiewe baryoniese gas wat reeds in 'n skyf ineengestort het. Aangesien bruin dwerge ook uit baroniese gas moet vorm, is daar eintlik net twee alternatiewe vir die verspreiding daarvan. Of hulle volg die skyf en moet geassosieer word met skyfsterre, of hulle moet baie oud wees en geassosieer word met halo-sterre wat in 'n bolvormige gaswolk gevorm het voordat dit ineengestort het om 'n skyf te vorm en daarom steeds 'n sferiese verspreiding het.

Die donker materie moet baie meer uitgebrei word as die helder materie van die Melkweg. In geen van die scenario's hierbo beskryf nie, eindig ons met tien triljoene bruin dwerge (want dit is wat nodig is) wat 'n hele ent buite die sonkring versprei is en nie met enige ligstowwe verbind word nie.


Hierdie bruin dwerg kan baie soos Jupiter lyk

Die kwaliteit van massa is wat planete van bruin dwerge van sterre skei. Hier is 'n algemene vergelyking van die massas van elkeen. Beeld via NASA / Caltech / R. Hurt (IPAC).

Wetenskaplikes wat die naaste bekende bruin dwerg bestudeer en 'n voorwerp wat baie swaarder is as 'n planeet, maar ligter as 'n ster, het gevind dat dit wolkebande het wat herinner aan dié van ons sonnestelsel en die grootste planeet, Jupiter. Terwyl bewyse vir wolkbande op bruin dwerge voorheen gesien is, is hierdie ontdekking die eerste keer dat hierdie kenmerke afgelei is, met behulp van 'n waarnemingstegniek, bekend as polarimetrie. Die navorsers het die NaCo-instrument op die Very Large Telescope (VLT) in Chili gebruik om die ontdekking te maak.

Die portuurbeoordeelde bevindings is gepubliseer in Die Astrofisiese Tydskrif op 5 Mei 2020.

Polarimetrie werk op 'n manier wat verband hou met die manier waarop gepolariseerde sonbrille helder sonlig blokkeer. Maxwell Millar-Blanchaer, 'n wetenskaplike van Caltech en hoofskrywer van die nuwe studie, het in 'n verklaring gesê:

Ek dink dikwels aan polarimetriese instrumente as 'n sterrekundige & gepolariseerde sonbril. Maar in plaas daarvan om daardie glans te probeer blokkeer, probeer ons dit meet.

Natuurlik weet ons nie regtig hoe bruin dwerge lyk nie. Hulle is ver weg, en ons het nog nooit een van naby gesien nie. Maar hier is 'n kunstenaarskonsep van die bruin dwerg genaamd Luhman 16A, gebaseer op onlangse bewyse van Jupiter-agtige bande op sy oppervlak. Beeld via Caltech / R. Hurt (IPAC).

Sterrekundige Dimitri Mawet, ook van Caltech, het die gebruik van polarimetrie so beskryf:

Polarimetrie kry opnuut aandag in sterrekunde. Polarimetrie is 'n baie moeilike kuns, maar nuwe tegnieke en data-analise-metodes maak dit meer akkuraat en sensitief as ooit tevore, wat baanbrekende studies oor alles moontlik maak, van verre supermassiewe swart gate, pasgebore en sterwende sterre, bruin dwerge en eksoplanete, tot onder. aan voorwerpe in ons eie sonnestelsel.

Die bruin dwerg Luhman 16A is eintlik een van 'n paar bruin dwerge in 'n binêre stelsel, soortgelyk aan 'n stelsel van binêre sterre. Dit is die naaste soortgelyke stelsel wat bekend is, slegs 6,5 ligjare van die aarde af. Elke bruin dwerg in hierdie stelsel is soortgelyk aan Jupiter, maar 30 keer massiewer. Albei het soortgelyke temperature van ongeveer 1 900 grade Celsius.

Wetenskaplikes het voorheen bewyse gevind vir wolke op die ander bruin dwerg van die paar, Luhman 16B, maar nie bande nie. Hoe en waarom die ander bruin dwerg anders kan wees, is nog onbekend. Studie-medeskrywer Julien Girard van die Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Maryland, het gesê:

Soos die Aarde en Venus, is hierdie voorwerpe 'n tweeling met baie ander weer.

Die navorsers het ander moontlikhede uitgesluit voordat hulle vasgestel het dat Luhman 16A werklik 'n atmosfeer het. Theodora Karalidi van die Universiteit van Sentraal-Florida in Orlando, Florida, het gesê:

Om vas te stel wat die lig onderweg [van die bruin dwerg na die aarde] ondervind het, het ons waarnemings vergelyk met modelle met verskillende eienskappe: bruin dwergatmosfeer met soliede wolkdekke, gestreepte wolkbande en selfs bruin dwerge wat weens hul vinnige oblate plat is. rotasie. Ons het gevind dat slegs modelle van atmosfeer met wolkbande kon ooreenstem met ons waarnemings van Luhman 16A.

NASA se Spitzer-ruimteteleskoop het vroeër band op drie ander bruin dwerge gevind. Die verskil tussen al die vorige waarnemings en die nuwe is dat die ou veranderende helderheid, maar nie gepolariseerde lig nie, gemeet het.

Hierdie keer het NaCo egter gepolariseerde lig van beide die Luhman-bruin dwerge waargeneem. Millar-Blanchaer het gesê:

Polarimetrie is die enigste tegniek wat tans bande kan opspoor wat nie mettertyd in helderheid wissel nie. Dit was die sleutel om die wolkbande op Luhman 16A te vind, waarop die bande nie wissel nie.

Jupiter soos gesien deur NASA en Juno-ruimtetuie op 1 April 2018. Hoeveel meer besonderhede sou ons sien in Luhman 16A, as ons dit so van naby kon sien? Beeld via NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS / Gerald Eichstäd / Seán Doran © CC NC SA.

Polarimetrie beeld nie die bruin dwerge per se af nie, maar meet eenvoudig die bedrag gepolariseerde lig wat hulle uitstraal. Wetenskaplikes gebruik dan atmosferiese modellering om die teenwoordigheid van wolkbande af te lei.

Op die oomblik weet wetenskaplikes nie hoe nie baie bande daar is op Luhman 16A, maar die data dui op minstens twee.

Oor Luhman 16A & # 39; s broer bruin dwerg & # 8211 Luhman 16B & # 8211 toon die studie dat die wolk kolle waarskynlik baie aktief en stormagtig is, soortgelyk aan storms op Jupiter. Volgens Girard:

Ons dink dat hierdie storms dinge soos silikate of ammoniak kan reën. Dit is eintlik 'n redelike vreeslike weer.

Bruin dwerge is raaiselagtige voorwerpe waarna hulle dikwels verwys word as mislukte sterre, aangesien hulle nie genoeg massa het om aan te steek en te skyn as volwaardige sterre nie. Maar hulle is ook massiewer as enige bekende planete. Daar word soms na hulle verwys as bastervoorwerpe, tussen groot planete en klein sterretjies.

Bruin dwerge is nie die enigste voorwerpe wat met polarimetrie bestudeer kan word nie. Die tegniek is ook nuttig vir die waarneming van eksoplanete en # 8211 planete wat om ander sterre wentel en veral vir reuse, warm planete soos warm Jupiters. Dit is egter nie maklik nie, want warm Jupiters wentel baie naby aan hul sterre en is dus relatief flou. Ander planete is nog flouer.

Maxwell Millar-Blanchaer by Caltech, hoofskrywer van die nuwe studie. Beeld via Caltech.

Polarimetrie is baie sensitief vir wolkeienskappe, sowel by bruin dwerge as eksoplanete. Dit is die eerste keer dat dit regtig ontgin word om wolkeienskappe buite die sonnestelsel te verstaan.

Volgens Millar-Blanchaer is polarimetrie sensitief genoeg om dit selfs op te spoor oppervlak vloeibare water op eksoplanete. Nou sou dit opwindend wees!

NASA se opkomende James Webb Space Telescope (JWST) en Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) sal bruin dwerge soos Luhman 16A ook kan waarneem en na tekens van wolke kan soek. WFIRST sal toegerus wees met 'n koronagraafinstrument om polarimetrie uit te voer, en kan selfs reuse-eksoplanete in weerkaatsde lig opspoor, sowel as bewyse van wolke in hul atmosfeer. Met missies soos hierdie in die nabye toekoms, sal wetenskaplikes baie meer kan leer oor bruin dwerge en hul verskillende versierde atmosfeer.

Kortom: wetenskaplikes het bewyse van gebande wolke op een van die twee naaste bruin dwerge gevind.


Sterrekundiges ontdek 38 nuwe koel bruin dwerge in die omgewing van die son

Sterrekundiges en burgerwetenskaplikes van die Backyard Worlds: Planet 9-projek het binne 65 ligjaar van die son 'n ongekende sensus van 525 L-, T- en Y-tipe dwerge aangekondig, waaronder 38 nuwe ontdekkings. Deur die afstande na al die voorwerpe in die sensus te bepaal, kon die span 'n 3D-kaart bou van die verspreiding van koel bruin dwerge in die plaaslike omgewing van die Son.

Hierdie visualisering stel 'n 3D-kaart voor van bruin dwerge (rooi kolletjies) wat binne 65 ligjare van die son ontdek is. Die son, wat nie vertoon word nie, is in die middel van die uitsig. Die skyf van die Melkweg verskyn in die agtergrond. Ander sterre naby die son verskyn as verskillende kleure in die veld. Beeldkrediet: NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva.

Bruin dwerge is koel, dowwe voorwerpe wat 'n grootte het tussen dié van 'n gasreusplaneet, soos Jupiter of Saturnus, en dié van 'n sonagtige ster.

Soms word hulle mislukte sterre genoem, hulle is te klein om waterstoffusiereaksies by hul kern te onderhou, maar tog het hulle steragtige eienskappe.

Hulle het massas tussen 11 en 80 keer die van Jupiter, en word spektraal in M-, L-, T- en Y-tipe dwerge geklassifiseer.

Ten spyte van hul naam, het hulle verskillende kleure. Baie bruin dwerge lyk waarskynlik magenta of oranje-rooi vir die menslike oog.

Die lae massa, lae temperatuur en die gebrek aan interne kernreaksies maak hulle uiters flou en moeilik om op te spoor.

"Bruin dwerge is die lae-massa neweprodukte van die proses wat sterre vorm, maar die minste massiewe daarvan het baie kenmerke gemeen met eksoplanete," het dr. J. Davy Kirkpatrick, 'n sterrekundige by Caltech / IPAC, gesê.

'Hulle is eksoplanetlaboratoriums, maar omdat hulle gewoonlik alleen is en nie die komplikasies het wat deur 'n verblindende gasheerson veroorsaak word nie, is dit baie makliker om te bestudeer.'

Om ontwykende bruin dwergies in massiewe datastelle te help identifiseer, het die sterrekundiges die hulp ingeroep van die Backyard Worlds-samewerking, 'n wêreldwye netwerk van meer as 100 000 wetenskaplikes.

Hulle het ook die Spitzer-ruimteteleskoop van NASA gebruik om 'n stel van 361 plaaslike bruin dwerge van die tipes L, T en Y waar te neem, en dit met vorige ontdekkings gekombineer om 'n 3D-kaart van 525 bruin dwerge te maak.

Behalwe die ontdekking van burgerwetenskaplikhede, het wetenskaplikes gebruik gemaak van CatWise, 'n NASA-befondsde katalogus van voorwerpe van WISE en NEOWISE-missies, om hul sensus te voltooi.

Een van die mees intrigerende resultate van die studie is dat dit meer bewyse lewer dat die onmiddellike omgewing van die Son (binne ongeveer 7 ligjaar) taamlik ongewoon is.

Terwyl die meeste sterre in die Melkweg rooi dwerge is, het vroeëre resultate aan die lig gebring dat die naaste bure van die son baie meer uiteenlopend is, met verskillende soorte voorwerpe, van sonagtige sterre tot bruin dwerge, wat in ongeveer gelyke getalle voorkom.

Die nuwe resultate dra by tot die verskil deur nie meer baie koue bruin dwerge soos ons naaste buurman WISE 0855, die koudste bekende bruin dwerg, op te daag nie, alhoewel die span verwag het om binne 65 ligjare van die son nog 'n paar te vind. .

Hierdie resultaat dui op die moontlikheid dat nog meer koue bruin dwerge opsporing vermy het.

"Danksy die pogings van vrywilligers regoor die wêreld het ons 'n beter idee as ooit van die voorwerpe in ons kosmiese agterplaas," het mede-outeur, dr. Aaron Meisner, 'n sterrekundige by NSF se National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, gesê.

'Maar ons vermoed dat meer van die son se koue en hegte bure nog wag op ontdekking in ons uitgebreide data-argiewe.'

J. Davy Kirkpatrick et al. 2021. Die veld-substellêre massafunksie gebaseer op die volop 20-pc-sensus van 525 L-, T- en Y-dwerge. ApJSS, in pers arXiv: 2011.11616


Bruin dwerge

Byskrif: Kunstenaarsindruk van die bruin dwerg Gl 229B (met die sterker met lae massa Gl 229A) wat ongeveer 40 AE weg is. Hierdie bruin dwerg is 'n paar miljard jaar oud, met 'n oppervlaktemperatuur van ongeveer 1000K. Die massa is tussen die 30-50 jupiter massa (of 3-5% van ons son). Die dowwe rooi kleur is wat u oog sou sien; daar kom meer helderheid in die nabye infrarooi. Die donker bande is hipoteties, alhoewel stof wel in die atmosfeer van bruin dwerge vorm, is dit onduidelik hoe hul voorkoms nie-eenvormig is nie. Die band is redelik, aangesien dit gewoonlik baie vinnig draai (in ure soos Jupiter). 'N Paar magnetiese "kolle" word ook getoon. Daar is bewyse van magnetiese velde ten minste op die jonger bruin dwerge (alhoewel dit nie dieselfde atmosfeerverhitting en -aktiwiteit veroorsaak as by sterre nie). Gl 229B is ongeveer 100 000 keer flouer as ons son (en byna 1000 keer flouer as sy sterretjie met 'n lae massa).

Foto krediet: Pat Rawlings (Scientific American)
[klik hier vir 'n volledige resolusie-beeld 63kb]

Die finale weergawe (pdf) van & quotObservations of Brown Dwarfs & quot
wat in verskyn het
Jaarlikse oorsigte van sterrekunde en astrofisika
Jaargang 38, bl. 485, 2000

Die April 2000 Scientific American artikel (pdf)
"Die ontdekking van bruin dwerge"
soos gepubliseer in 'n latere Sci Am-versameling sterre-artikels

Uitgenodigde plenêre lesing (.ppt) aan American Astronomical Society (Januarie 2004)
"Bruin dwerge: van naby en fisies"


Sterrekundiges beeld direk bruin dwerg in die nabygeleë sonagtige ster

Met behulp van die Subaru-teleskoop en die Keck II-teleskoop by die W. M. Keck-sterrewag, het sterrekundiges 'n bruin dwerg ontdek wat HD 33632Aa wentel, 'n sonagtige ster wat 86 ligjare weg in die sterrebeeld van Auriga geleë is en direk daarvan afgeneem het.

HD 33632Ab-opsporings in 2020 (boonste panele) en 2018 (onderste panele). Beeldkrediet: Currie et al., doi: 10.3847 / 2041-8213 / abc631.

Bruin dwerge is koel, dowwe voorwerpe wat 'n grootte het tussen dié van 'n gasreus en 'n sonagtige ster.

Hierdie voorwerpe, wat soms mislukte sterre genoem word, is te klein om waterstoffusiereaksies by hul kern te onderhou, maar tog het hulle steragtige eienskappe.

Gewoonlik het bruin dwerge massas tussen 11-16 Jupiters (die benaderde massa waarteen deuteriumfusie kan volhou) en 75-80 Jupiters (die benaderde massa om waterstoffusie te handhaaf).

"Dit is die eerste keer dat ons 'n bruin dwerg vind deur 'n ster wat deur die lug getrek word, te kyk," het dr. Timothy Brandt, 'n navorser aan die Departement Fisika aan die Universiteit van Kalifornië, Santa Barbara, gesê.

'Om 'n bruin dwerg te vind, hou altyd geluk in, maar hierdie keer kon ons die kans grootmaak.'

Dr. Brandt en kollegas het die HD 33632-stelsel waargeneem met behulp van kragtige AO-tegnologie (Adaptive Optics) by Subaru Telescope se moderne eksoplanetbeeldstelsel, SCExAO / CHARIS, en die gevorderde AO van Keck Observatory, gekoppel aan sy naby-infrarooi kamera (NIRC2) .

"Hierdie tegnologieë verwyder die atmosferiese vervaging wat sterrekundige beelde verwring, wat skerper beelde tot gevolg het," het die sterrekundiges gesê.

Die beelde van die HD 33632-stelsel toon 'n bruin dwerg ongeveer 20 AU (astronomiese eenhede) van die gasheerster.

Die naam HD 33632Ab het 'n massa van ongeveer 46 Jupiters en bevat waarskynlik water en koolstofmonoksied in sy atmosfeer.

"Danksy SCExAO / CHARIS se ongelooflike skerp beelde, kan ons nie net HD 33632Ab sien nie, maar ook ultra-presiese metings kry vir sy posisie en spektrum, wat belangrike leidrade gee oor sy atmosferiese eienskappe en dinamika," het dr. Thayne Currie, hoofskrywer, gesê. , 'n sterrekundige by die National Astronomical Observatory of Japan.

"Die NIRC2-termiese infrarooi-data van Keck Observatory het ons in staat gestel om beter te verstaan ​​hoe die atmosfeer van HD 33632Ab vergelykbaar is met die van die eerste direk-gefotografeerde eksoplanete, HR 8799bcde, wat gedeeltelik deur Keck ontdek is."

"Deur HD 33632Ab en die HR 8799-eksoplanete te bestudeer, hoop ons om meer te wete te kom oor hoe atmosferiese toestande van planete en bruin dwerge gekoppel is aan die diversiteit van hul ouderdom en samestellings, soos massa, temperature en chemiese eienskappe."

Die bevindinge is in die Astrofisiese joernaalbriewe.

Thayne Currie et al. 2020. SCExAO / CHARIS Direct Imaging Discovery of a 20 AU Separation, Low-Mass Ratio Brown Dwarf Companion to an Accelerating Sun-like Star. ApJL 904, L25 doi: 10.3847 / 2041-8213 / abc631


Sterrekundiges ondersoek die laagkoekstruktuur van die atmosfeer van die bruin dwerg

Waarnemings van 'n nabygeleë bruin dwerg dui daarop dat dit 'n gevlekte atmosfeer het met verspreide wolke en geheimsinnige donker kolle wat herinner aan die Groot Rooi Vlek van Jupiter, soos blyk uit die konsep van hierdie kunstenaar. Die nomadiese voorwerp, genaamd 2MASS J22081363 + 2921215, lyk soos 'n gesnyde Halloween-pampoen, met lig wat uit die warm binnekant ontsnap. Bruin dwerge is massiewer as planete, maar te klein om kernfusie, wat sterre dryf, te onderhou. Alhoewel die bruin dwerg net 115 ligjaar verder is, is dit te ver vir enige funksies om gefotografeer te word. In plaas daarvan het navorsers die Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration (MOSFIRE) aan die W. M. Keck-sterrewag in Hawaii gebruik om die kleure en helderheidsvariasies van die laagkoekwolkstruktuur van die bruin dwerg te bestudeer, soos gesien in naby-infrarooi lig. MOSFIRE het ook die spektrale vingerafdrukke van verskillende chemiese elemente in die wolke versamel en hoe dit mettertyd verander. Krediet: NASA, ESA, STScI, Leah Hustak (STScI).

Bruin dwerge is die kosmiese ekwivalent van tweeners. Hulle is te massief om planete te wees en te klein om kernversmelting in hul kern te onderhou, wat sterre dryf. Baie bruin dwerge is nomadies. Hulle wentel nie sterre nie, maar dryf onder hulle as alleenlopers.

Sterrekundiges wil graag weet hoe hierdie eiesinnige voorwerpe saamgestel word. Deel hulle enige soort verwantskap met opgeblase gasreusplanete soos Jupiter? Om bruin dwerge te bestudeer is baie moeiliker as om Jupiter in die omgewing te bestudeer om vergelykings te tref. Ons kan ruimtetuie na Jupiter stuur. Maar sterrekundiges moet oor baie ligjare kyk om na 'n bruin dwerg se atmosfeer te kyk.

Navorsers het die reuse-observatorium W. M. Keck op Hawaii gebruik om 'n nabygeleë bruin dwerg in infrarooi lig te aanskou. Anders as Jupiter, is die jong bruin dwerg nog so warm dat dit van binne na buite gloei, en lyk dit soos 'n gekerfde Halloween-pampoen. Omdat die bruin dwerg wolke versprei het, skommel die lig van diep af in die dwerg se atmosfeer, wat die navorsers gemeet het. Hulle het gevind dat die atmosfeer van die dwerg 'n laagkoekstruktuur het met wolke wat verskillende samestellings op verskillende hoogtes het.

Jupiter is miskien die boelie-planeet van ons sonnestelsel omdat dit die mees massiewe planeet is. Maar dit is eintlik 'n draai in vergelyking met baie van die reuse-planete wat rondom ander sterre voorkom.

Hierdie uitheemse wêrelde, genaamd super-Jupiters, weeg tot 13 keer die massa van Jupiter. Sterrekundiges het die samestelling van sommige van hierdie monsters ontleed. Maar dit was moeilik om hul atmosfeer in detail te bestudeer omdat hierdie gasreuse verdwaal in die glans van hul ouersterre.

Navorsers het egter 'n plaasvervanger: die atmosfeer van bruin dwerge, sogenaamde mislukte sterre wat tot 80 keer Jupiter se massa is. Hierdie stewige voorwerpe vorm, soos sterre, uit 'n ineenstortende wolk van gas, maar hulle het nie die massa om warm genoeg te word om kernversmelting in hul kern, wat sterre dryf, te onderhou nie.

In plaas daarvan deel bruin dwerge 'n verwantskap met super-Jupiters. Albei soorte voorwerpe het soortgelyke temperature en is buitengewoon massief. Hulle het ook ingewikkelde, gevarieerde atmosfeer. Die enigste verskil, dink sterrekundiges, is hul stamboom. Super-jupiters vorm rondom sterre bruin dwerge vorm dikwels in isolasie.

'N Span sterrekundiges, gelei deur Elena Manjavacas van die Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, het 'n nuwe manier getoets om deur die wolkaag van hierdie nomadiese voorwerpe te kyk. Die navorsers het 'n instrument in die W. M. Keck-sterrewag op Hawaii gebruik om die kleure en helderheidsvariasies van die laagkoekwolkstruktuur in die nabygeleë, vrydrywende bruin dwerg bekend as 2MASS J22081363 + 2921215, in naby-infrarooi lig te bestudeer.

Die Keck Observatory-instrument, genaamd die Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration (MOSFIRE), het ook die spektrale vingerafdrukke van verskillende chemiese elemente in die wolke ontleed en hoe dit mettertyd verander. Dit is die eerste keer dat sterrekundiges die MOSFIRE-instrument in hierdie tipe studie gebruik.

Hierdie metings bied aan Manjavacas 'n holistiese beeld van die atmosferiese wolke van die bruin dwerg, wat meer besonderhede bied as die vorige waarnemings van hierdie voorwerp. Hierdie tegniek is baanbrekerswerk deur Hubble-waarnemings, en dit is moeilik vir teleskope op die grond om te doen weens besoedeling deur die Aarde se atmosfeer, wat sekere infrarooi golflengtes absorbeer. Hierdie absorpsiesnelheid verander as gevolg van die weer.

"Die enigste manier om dit van die grond af te doen, is die gebruik van die MOSFIRE-instrument met hoë resolusie, want dit stel ons in staat om meerdere sterre gelyktydig met ons bruin dwerg waar te neem," het Manjavacas verduidelik. "Dit stel ons in staat om die besoedeling wat deur die Aarde se atmosfeer ingestel is, reg te stel en die ware sein van die bruin dwerg met goeie presisie te meet. Hierdie waarnemings is dus 'n bewys dat MOSFIRE hierdie tipe studies van bruindwerg kan doen. atmosfeer. '

Manjavacas sal haar uitslae op 9 Junie tydens 'n perskonferensie tydens die virtuele vergadering van die American Astronomical Society aanbied.

Die navorser het besluit om hierdie spesifieke bruin dwerg te bestudeer omdat dit baie jonk en dus baie helder is en nog nie afgekoel het nie. Sy massa en temperatuur is soortgelyk aan dié van die nabygeleë reuse-eksoplaneet Beta Pictoris b, wat in 2008 naby-infrarooi beelde ontdek is wat deur die Very Large Telescope van die Europese Suider-sterrewag in die noorde van Chili geneem is.

"Ons het nog nie die vermoë om met die huidige tegnologie die atmosfeer van Beta Pictoris b in detail te ontleed nie," het Manjavacas gesê. "Ons gebruik dus ons studie van die atmosfeer van hierdie bruin dwerg as 'n proxy om 'n idee te kry van hoe die wolke van die eksoplanet op verskillende hoogtes van sy atmosfeer kan lyk."

Hierdie afbeelding toon opeenvolgende lae wolke in die atmosfeer van 'n nabygeleë, vrydrywende bruin dwerg. Deurbrekings in die boonste wolklae het sterrekundiges dieper in die atmosfeer van die bruin dwerg genaamd 2MASS J22081363 + 2921215, laat deurkyk. Bruin dwerge is massiewer as planete, maar te klein om kernfusie, wat sterre dryf, te onderhou. Hierdie illustrasie is gebaseer op infrarooi waarnemings van die wolke se kleure en helderheidsvariasies, sowel as die spektrale vingerafdrukke van verskillende chemiese elemente wat in die wolke voorkom en atmosferiese modellering. Krediet: NASA, ESA, STScI, Andi James (STScI)

Beide die bruin dwerg en Beta Pictoris b is jonk, en hulle straal hitte sterk in die nabye infrarooi uit. Hulle is albei lede van 'n kudde sterre en sub-sterre voorwerpe genaamd die Beta Pictoris-bewegende groep, wat dieselfde oorsprong en 'n gemeenskaplike beweging deur die ruimte het. Die groep, wat ongeveer 33 miljoen jaar oud is, is die naaste groepering jong sterre aan die aarde. Dit is ongeveer 115 ligjaar weg.

Hoewel hulle koeler is as bona fide-sterre, is bruin dwerge steeds baie warm. Die bruin dwerg in die studie van Manjavacas is 'n sissende 2,780 grade Fahrenheit (1,527 grade Celsius).

Die reuse-voorwerp is ongeveer 12 keer swaarder as Jupiter. As 'n jong liggaam draai dit ongelooflik vinnig en voltooi dit elke 3,5 uur, in vergelyking met Jupiter se rotasieperiode van 10 uur. Dus, die wolke sweep dit en skep 'n dinamiese, onstuimige atmosfeer.

Keck Observatory se MOSFIRE-instrument het 2,5 uur lank na die bruin dwerg gestaar en gekyk hoe die lig wat deur die atmosfeer van die dwerg se warm binnekant opspring, mettertyd helderder word. Helder kolle wat op die draaiende voorwerp verskyn, dui streke aan waar navorsers dieper in die atmosfeer kan sien, waar dit warmer is. Infrarooi golflengtes laat sterrekundiges dieper die atmosfeer in. Die waarnemings dui daarop dat die bruin dwerg 'n gevlekte atmosfeer met verspreide wolke het. As u dit van naby beskou, kan dit lyk soos 'n gekerfde Halloween-pampoen met lig wat uit sy warm binnekant ontsnap.

Sy spektrum toon wolke van warm sandkorrels en ander eksotiese elemente. Kaliumjodied spoor die boonste atmosfeer van die voorwerp, wat ook magnesiumsilikaatwolke insluit. In die atmosfeer beweeg 'n laag natriumjodied- en magnesiumsilikaatwolke. Die finale laag bestaan ​​uit aluminiumoksiedwolke. Die atmosfeer se totale diepte is 718 kilometer. Die bespeurde elemente vorm 'n tipiese deel van die samestelling van bruin dwergatmosfeer, het Manjavacas gesê.

Die navorser en haar span het rekenaarmodelle van bruin dwergatmosfeer gebruik om die ligging van die chemiese verbindings in elke wolklaag te bepaal.

Manjavacas se plan is om die MOSFIRE van Keck Observatory te gebruik om ander atmosfeer van bruin dwerge te bestudeer en te vergelyk met dié van gasreuse. Toekomstige teleskope soos NASA se James Webb-ruimteteleskoop, 'n infrarooi sterrewag wat later vanjaar van stapel gestuur word, sal nog meer inligting verskaf oor die atmosfeer van 'n bruin dwerg. "JWST sal ons die struktuur van die hele atmosfeer gee en meer dekking bied as enige ander teleskoop," het Manjavacas gesê.

Die navorser hoop dat MOSFIRE saam met JWST gebruik kan word om 'n wye verskeidenheid bruin dwerge te proe. Die doel is 'n beter begrip van bruin dwerge en reuse-planete.


Donker materie

Donker materie is aanvanklik "ontbrekende materie" genoem omdat sterrekundiges dit nie kon vind deur die heelal in enige deel van die elektromagnetiese spektrum waar te neem nie.

Daar is geen huidige probleem wat van groter belang is vir die kosmologie as die van donker materie nie. Donker materie bestaan ​​uit deeltjies wat nie lig absorbeer, weerkaats of uitstraal nie, dus kan dit nie opgespoor word deur elektromagnetiese straling waar te neem nie. Donker materie is materiaal wat nie direk gesien kan word nie. Ons weet dat donker materie bestaan ​​as gevolg van die effek wat dit op voorwerpe het wat ons direk kan waarneem.

Wetenskaplikes bestudeer donker materie deur te kyk na die uitwerking wat dit op sigbare voorwerpe het. Wetenskaplikes meen dat donker materie die onverklaarbare bewegings van sterre in sterrestelsels kan verklaar. Rekenaars speel 'n belangrike rol in die soeke na data van donker materie. Dit laat wetenskaplikes toe om modelle te skep wat die gedrag van die sterrestelsel voorspel. Satelliete word ook gebruik om data van donker materie in te samel. In 1997 het 'n beeld van die Hubble-ruimteteleskoop (aan die regterkant gesien) lig aan die lig gebring uit 'n sterrestelsel wat ver gebuig is deur 'n ander groep op die voorgrond van die beeld. Op grond van die manier waarop die lig gebuig is, skat wetenskaplikes die massa van die voorgrondgroep 250 keer groter as die sigbare materie in die groep. Wetenskaplikes glo dat donker materie in die groep die onverklaarbare massa beslaan.


Gravitasielens geskep deur Galaxy Cluster onthul die teenwoordigheid van donker materie

Wetenskaplikes het baie teorieë opgestel oor wat presies donker materie kan wees. Sommige glo dat dit normale voorwerpe kan wees soos koue gasse, donker sterrestelsels of massiewe kompakte halo-voorwerpe (genoem MACHO's, dit sal swart gate en bruin dwerge insluit). Ander wetenskaplikes glo dat donker materie kan bestaan ​​uit vreemde deeltjies wat in die vroeë heelal geskep is. Sulke deeltjies kan aksies, swak interaksie met massiewe deeltjies (WIMP's) of neutrino's insluit.

Die verstaan ​​van donker materie is belangrik om die grootte, vorm en toekoms van die heelal te verstaan. Die hoeveelheid donker materie in die heelal sal bepaal of die heelal oop is (gaan voort om uit te brei), gesluit (brei uit tot 'n punt en dan in duie stort) of plat (brei uit en stop dan wanneer dit ewewig bereik). Die verstaan ​​van donker materie sal ook help om die vorming en evolusie van sterrestelsels en trosse definitief te verklaar. As 'n sterrestelsel draai, moet dit uitmekaar geskeur word. Dit gebeur nie, so iets hou die sterrestelsel bymekaar. The something is gravity the amount of gravity required to do this, however, is enormous and could not be generated by the visible matter in the galaxy.


The evidence for dark matter

Many things that don't shine in visible light can perhaps be detected via other techniques. The electromagnetic spectrum can be divided into about 80 octaves, of which visible light is but one. But what we have discovered is that most things in the Universe neither emit nor absorb any kind of radiation and are completely dark. The evidence for this came first in the 1930s, but was taken seriously only in the 1970s. Galaxies or clusters of galaxies seem to be held together by the gravitational pull of more material than we actually see — that invisible material has been dubbed dark matter and is thought to make up around 25% of our Universe. By observing galaxies in a group and how they are moving around we can then work out how much gravity there is holding them together. From that calculation we can infer that if there was no more gravity holding the system together than is produced by what we see, then it would fly apart. We can also look at gases and stars in the outlying part of our Galaxy, which orbit around the central hub, and we can conclude that these gases and stars would escape into intergalactic space unless there was more material pulling them in than what we actually see.

The evidence for dark matter itself is simple and almost incontrovertible: the way stars and galaxies are moving suggest that something invisible must be exerting a gravitational pull on them. It's the same reasoning used in the 19th century when the planet Neptune was inferred to exist because the orbit of Uranus was deviated by the pull of a more distant unseen object. In our Solar System, there is a fine balance between the tendency of gravity to make the planets fall towards the Sun, and the centrifugal effect of the orbital motions. Likewise, on the far larger scale of an entire galaxy, there is a balance between gravity, which tends to pull everything together into the centre, and the disruptive effects of motion, which, if gravity didn't act, would make its constituent stars disperse. Dark matter is inferred to exist because the observed motions are surprisingly fast — too fast to be balanced just by the gravity of the stars and gas that we see.

In disc galaxies like our own evidence for dark matter comes from the measurements of the speeds of stars, and of gas clouds. These speeds, particularly those of outliers orbiting beyond most of the stars, far out from the central hub, are puzzlingly high. If the outermost gas and stars were feeling only the gravitational pull of what we can see, they should be escaping, just as Neptune and Pluto would escape from the Sun's influence if they were moving as fast as the Earth does. The high observed speeds tell us that a heavy invisible halo surrounds big galaxies. If there weren't a lot of dark stuff, galaxies would not be stable, but would fly apart. The beautiful discs or spirals are essentially just "luminous sediment" held in the gravitational clutch of vast swarms of invisible objects of quite unknown nature. Galaxies are up to ten times bigger and heavier than they seem. The same argument applies, on a larger scale, to entire clusters of galaxies, each millions of light years across. To hold them together requires the gravitational pull of about five times more mass than there is in the stars and gas we observe.

There are other ways of inferring the presence of dark matter. All gravitating material, whether luminous or "dark", deflects light rays, so clusters can be "weighed" by detecting how strongly they deviate the paths of light rays passing through them. Deflection of starlight by the Sun's gravity, observed by Eddington and others during the 1919 total eclipse, famously offered an early — though in retrospect not entirely convincing — test of Einstein's general relativity. Gravitational bending of light can be understood via a simple analogy with the familiar situation where a concave or convex lens produces a wide variety of images of a candle placed behind it, ranging from highly magnified ones, to demagnified ones, or inverted ones, depending on the precise configuration of the lens and candle. Similarly, the shapes of distant galaxies and quasars viewed through the cluster lens produces a plethora of images ranging from highly distorted arcs to multiple images of the same background object. Knowing the undistorted shapes, the observed ones can be used to infer the mass of the lensing cluster. The mass thus inferred from lensing observations of clusters vastly outweighs that obtained from adding up the light from the stars in the constituent galaxies and that of the hot X-ray emitting gas. This points to the existence of significant amounts of dark matter.

As in the case of galaxies, the picture that emerges for a cluster is one of a rather massive dark matter halo enveloping the gas and galaxies. The Hubble Space Telescope has taken spectacular pictures of several clusters of galaxies lying about a billion light years away. These pictures reveal many faint features, streaks and arcs: each is a remote galaxy, several times further away than the cluster itself, whose image is, as it were, viewed through a distorting lens. We shouldn't really have been surprised to discover that the large-scale motions of galaxies are induced by (or respond to) the gravitational pull of something quite unseen, and that dark matter is the dominant gravitational influence on the cosmos.

There is of course one assumption underlying these inferences of dark matter: namely, that we know the force of gravity exerted by the objects we see. Since the internal motions within galaxies and clusters are slow compared to the speed of light Newton's inverse square law is valid, which tells us that if you move twice as far away from any mass, the force gets four times weaker. Some skeptics remind us that this law has only really been tested within our Solar System it is plainly a leap of faith to apply it on scales a hundred million times larger. In fact an Israeli physicist, Mordehia Milgrom, suggested an alternative theory whereby gravity doesn't drop off in strength as much as in Newton's theory. His theory is possible, but it doesn't mesh in so well with cosmology. There's nothing implausible about dark matter per se. Why should everything in the Universe be shining? The challenge is to narrow down the field of candidates and come up with strategies to detect them. I would only take Milgrom seriously if there were no candidates for dark matter. Indeed the problem is that there are too many possible alternatives. Only if these candidates could all be shot down would I be prepared to offer better odds in favour of Milgrom.


Astronomers Find 95 New Brown Dwarfs in Solar Neighborhood

An artist’s impression of one of the team’s discoveries — the oldest known wide-separation white dwarf plus cold brown dwarf pair. Image credit: NOIRLab / NSF / AURA / P. Marenfeld / William Pendrill.

Brown dwarfs are cool, dim objects that have a size between that of a gas giant planet, such as Jupiter or Saturn, and that of a Sun-like star.

Sometimes called failed stars, these objects are too small to sustain hydrogen fusion reactions at their cores, yet they have star-like attributes.

Typically, they have masses between 11-16 Jupiters (the approximate mass at which deuterium fusion can be sustained) and 75-80 Jupiters (the approximate mass to sustain hydrogen fusion).

Brown dwarfs are classified spectrally into M-, L-, T- and Y-type dwarfs.

Despite their name, they are of different colors. Many brown dwarfs would likely appear magenta or orange-red to the human eye.

Their low mass, low temperature, and lack of internal nuclear reactions make them extremely faint — and therefore extremely difficult to detect.

Still, they give off heat in the form of infrared light, which is invisible to the human eye yet detectable by telescopes such as NASA’s NEOWISE and Spitzer observatories.

To help find our Sun’s coldest, nearest neighbors, astronomers with the Backyard Worlds project turned to a worldwide network of more than 100,000 citizen scientists.

These volunteers diligently inspect trillions of pixels of telescope images to identify the subtle movements of nearby brown dwarfs and planets. Despite the advances of machine learning and supercomputers, there’s still no substitute for the human eye when it comes to finding faint, moving objects.

“These cool worlds offer the opportunity for new insights into the formation and atmospheres of planets beyond the Solar System,” said Dr. Aaron Meisner, an astronomer with NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory.

“This collection of cool brown dwarfs also allows us to accurately estimate the number of free-floating worlds roaming interstellar space near the Sun.”

To identify several of the faintest and coolest of the new brown dwarfs, Dr. Meisner and colleagues used the Near-Infrared Echellette Spectrometer (NIRES) instrument at Keck Observatory.

“We used the NIRES spectra to measure the temperature and gases present in their atmospheres,” said Professor Adam Burgasser, an astrophysicist in the Center for Astrophysics and Space Science at the University of California San Diego.

“Each spectrum is essentially a fingerprint that allows us to distinguish a cool brown dwarf from other kinds of stars.”

Follow-up observations using NASA’s Spitzer Space Telescope, Mont Megantic Observatory, and Las Campanas Observatory also contributed to the brown dwarf temperature estimates.

WISEA J025805.29-321917.4, one of the new brown dwarf discoveries, as seen in sky maps from WISE (right) and Legacy Surveys DR8 (left). Image credit: A. Meisner / NOIRLab / NSF / AURA.

Among the team’s most exciting discoveries are several brown dwarfs within 10 parsec (33 light-years) from the Sun, two fast moving objects, three T-type subdwarfs, five Y-type dwarfs, and a new T8 plus white dwarf co-moving system.

The astronomers also discovered a T8-type dwarf co-moving with a white dwarf star called LSPM J0055+5948, the fourth such system to be found, and a T-type dwarf companion to the white dwarf LSR J0002+6357.

“It’s exciting these could be spotted first by a citizen scientist,” Dr. Meisner said.

“The Backyard Worlds discoveries show that members of the public can play an important role in reshaping our scientific understanding of our solar neighborhood.”

In 2014, astronomers discovered the coldest-known brown dwarf, called WISE J085510.83-071442.5 (WISE 0855 for short).

This Y2-type brown dwarf has a temperature of about minus 23 degrees Celsius (minus 10 degrees Fahrenheit) — no other brown dwarf came close to its low temperature. Some researchers wondered if WISE 0855 was actually a rogue exoplanet.

The newly-discovered brown dwarfs, together with others recently discovered using NEOWISE and Spitzer, puts WISE 0855 in context.

“Our new discoveries help connect the dots between WISE 0855 and the other known brown dwarfs,” said Dr. Marc Kuchner, the principal investigator of Backyard Worlds and the Citizen Science Officer for NASA’s Science Mission Directorate and an astrophysicist at NASA’s Goddard Space Flight Center.

Aaron M. Meisner et al. 2020. Spitzer Follow-up of Extremely Cold Brown Dwarfs Discovered by the Backyard Worlds: Planet 9 Citizen Science Project. ApJ, in press arXiv: 2008.06396


Jupiter could make an ideal dark matter detector

Credit: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill

So you want to find dark matter, but you don't know where to look. A giant planet might be exactly the kind of particle detector you need! Luckily, our solar system just happens to have a couple of them available, and the biggest and closest is Jupiter. Researchers Rebecca Leane (Stanford) and Tim Linden (Stockholm) released a paper this week describing how the gas giant just might hold the key to finding the elusive dark matter.

The nature of dark matter is one of the biggest ongoing mysteries in physics right now. It interacts gravitationally—we can see it holding together galaxies that would otherwise fly apart—but it doesn't seem to interact with normal matter in other ways.

The most popular theories posit that dark matter is some kind of particle that is either too small or too weakly interacting to be easily observed. Particle accelerators and collider experiments have been set up to smash subatomic particles together researchers hope to see unexpected amounts of energy missing from the resulting collision, which would suggest some unknown particle, possibly dark matter, is escaping the detector. So far, no luck.

But dark matter should be out and about in nature too, and could be gravitationally captured by objects with large gravity wells, like Earth, the sun and Jupiter. Over time, dark matter could build up inside a planet or star until there is enough density that one dark matter particle might hit another, annihilating both. Even if we cannot see dark matter itself, we should be able to see the results of such a collision. It would produce high-energy radiation in the form of gamma rays.

The Fermi Gamma-ray Space Telescope. Krediet: NASA

Enter NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope, launched in 2008 on a Delta II rocket. It's been examining the sky for sources of gamma rays for over a decade now. Researchers Leane and Linden used the telescope to look at Jupiter, and produced the first-ever analysis of the giant planet's gamma-ray activity. They hoped to see evidence of excess gamma rays created by dark matter annihilation inside Jupiter.

As Leane explains, Jupiter's size and temperature make it an ideal dark matter detector. "Because Jupiter has a large surface area compared to other solar system planets, it can capture more dark matter… You might then wonder why not just use the even bigger (and very close by) sun. Well, the second advantage is that because Jupiter has a cooler core than the sun, it gives the dark matter particles less of a thermal kick. This in part can stop lighter dark matter from evaporating out of Jupiter, which would have evaporated out of the sun."

Leane and Linden's initial study of Jupiter has not found dark matter just yet. However, there was one tantalizing gamma-ray excess at low energy levels, which is going to require better tools to properly study. "We are really stretching Fermi's limits to analyze such low-energy gammas," said Leane. "Looking forward, it will be interesting to see if upcoming MeV gamma-ray telescopes such as AMEGO and e-ASTROGAM find any Jovian gamma rays, especially at the lower end of our analysis, where Fermi's performance suffers. Maybe Jupiter still has some secrets to share."

Both the AMEGO and e-ASTROGRAM telescopes are still in the concept stage, but they may just be the tools needed to find dark matter, and Jupiter just might be the target object in which to find it.

Top left shows the gamma-ray counts in a 45-degree region around Jupiter. Top right shows the same part of the sky when Jupiter is not there (the background). Bottom left shows the gamma-ray counts leftover when the background is subtracted. Bottom right shows the size and position of Jupiter from the Fermi Telescope. If there was a gamma-ray excess, the bottom-left map should have lit up at Jupiter’s position. At these energy levels, it did not, although it did at lower energy levels, prompting the need for further observation with new telescopes. Credit: Rebecca Leane and Tim Linden

Leane and another colleague, Juri Smirnov (Ohio State), think that a similar technique could also be used to look for dark matter in Jupiter-like exoplanets or cool brown dwarf stars.

Exoplanets and brown dwarfs closer to the center of the galaxy, where there are higher densities of dark matter, should appear hotter in infrared than planets and stars further away, due to more frequent dark matter annihilation in their cores. The James Webb Space Telescope might be able to provide an infrared survey of enough planets to corroborate this theory.

Whether we find evidence of dark matter in an exoplanet, or in our own gas giant close to home, such a discovery would mark a big leap forward in our model of the universe. There's no guarantee of either, but it's certainly worth a look, and the groundwork for the search is being laid right now.


Why is dark matter not just black holes?

It looks like dark matter could just be black holes we haven't detected yet because we can't see them.

Astronomy says this is wrong. Hoekom?

Because they already account for black holes and other invisible matter like planets, asteroids and all kinds of energy and stuff.

This still does not keep galaxy clusters together. But if you add a halo of dark matter around these galaxies, the observations are suddenly more sensible and even simulations finally work.

Simply put, observations tell us that some of the galaxies are moving to fast for the visible mass to account for. There has to be somethibg else going on.

Granted, a particle physicist would look for a particle and so on. In the future we could have a complete different concept to solve this issue. But for now, something is not adding up and as a plateholder, we called it dark matter.

observations tell us that some of the galaxies are moving to fast for the visible mass to account for.

I don't understand this part. Wouldn't more mass mean the galaxies would move slower?

One of the more important aspects of DM is that it does not interact with electromagnetic fields, whereas BHs do. I'll offer somewhat of a counterexample: we think most galaxies have DM halos due to light-mass curves. If these were somehow black holes, I think our galaxy would not be able to stay intact. DM does not interact (or weakly interacts) with baryonic matter, whereas black holes very much so interact with it.

I don't mean to be pedantic, but there is a subtle error here:

One of the more important aspects of DM is that it does not interact with electromagnetic fields, whereas BHs do.

This is not correct. The correct statement is that *IF* dark matter is made of a new elementary particle *THEN* it does not interact with electromagnetic fields. That stems from the fact that dark matter is dark. But black holes are also black for all intents and purposes and the fact that they theoretically can have magnetic fields doesn't make them any less dark for the purpose of our telescopes. However, there are plenty other reasons why black holes as we know them can't be dark matter. Chief among them is that black holes that came from stars are made of baryonic matter and we can constrain the total amount of baryonic matter in the universe from Big Bang nucleosynthesis and and the H/He ratio of the universe. Specifically, if there were a lot more baryons in the universe then a higher fraction of H would have turned into He.

It is important to keep these distinctions clear because it is actually entirely possible that DM is made of black holes. They just need to be primordial micro black holes that formed before Big Bang nucleosynthesis happened. If such a thing occurred, they could be DM. Sure, this is not the most popular model of DM but the popular model is not working out very well and I know that at least a few astronomers are exploring the primordial BH idea.


Kyk die video: 059 Zajednički sadržioci i najmanji zajednički sadržilac (November 2022).