巨行星或可充当暗物质探测器

巨行星可以用于探测暗物质

概要

从太空中可以看到地球夜间大气层的气辉。来源：美国国家航空航天局约翰逊航天中心

巨行星大气中的紫外线光可能部分源于暗物质与普通物质之间的间接相互作用，美国研究人员对此进行了严格的测试。在普林斯顿大学卡洛斯·布兰科的带领下，该团队的研究结果对这种相互作用的强度提出了最严格的限制。这项研究还进一步证实了我们太阳系中的巨行星可以探测暗物质。

紫外气辉

看向地球的大气层，夜空并不是完全漆黑一片。白天，大气分子在太阳辐射的作用下电离后可以重新结合，在整个夜间持续发射光子。

“气辉”这一现象最早在2000多年前就有记录。然而，2024年，斯坦福线性加速器中心国家加速器实验室的布兰科和同事丽贝卡·利恩提出，当暗物质粒子在巨行星内部湮灭时，可能会产生一种不同的气辉。

二人提出，随着太阳系在银河系中运动，像木星这样的巨行星可能会捕获大量暗物质粒子。当这些暗物质粒子湮灭时，释放的能量可以电离附近的氢分子。电离产生的离子会迅速反应形成三氢阳离子。三氢阳离子在从高能态跃迁至较低能态时，会发出红外辐射。

通过对比这种红外辐射的预测结果与木星高层大气的观测数据，布兰科和利恩首次对暗物质相互作用是否能产生可检测出的大气指标给出了可靠的限制。但是这种红外信号依赖于三氢阳离子，所以，只有特定的行星大气才具备这样的环境。

“接下来的问题就是，是否有一个标志性特征能普遍适用于所有巨行星，”布兰科说，“自亚里