Материя — фундаментальная субстанция, из которой состоит всё существующее в физическом мире. Она имеет массу, объём и может находиться в различных состояниях: твёрдом, жидком, газообразном, плазменном и квантовом. На микроуровне материя образована атомами и элементарными частицами — электронами, протонами и нейтронами, а также их более глубокими составляющими — кварками и лептонами.
") остается одной из самых больших загадок современной физики. По расчетам ученых, она составляет около 85% всей [материи](https://hanga.su/glossary/matter "Материя — фундаментальная субстанция, из которой состоит всё существующее в физическом мире. Она имеет массу, объём и может находиться в различных состояниях: твёрдом, жидком, газообразном, плазменном и квантовом. На микроуровне материя образована атомами и элементарными частицами — электронами, протонами и нейтронами, а также их более глубокими составляющими — кварками и лептонами.
") во [Вселенной](https://hanga.su/glossary/universe "Вселенная — это бескрайнее пространство, охватывающее всё существующее: от мельчайших частиц до огромных галактик и звёздных систем. Её возраст оценивается примерно в 13,8 миллиарда лет, начиная с момента Большого взрыва. На протяжении всего этого времени Вселенная расширялась и эволюционировала, формируя сложные структуры, такие как звёзды, планеты и туманности.
"), однако до сих пор не была обнаружена напрямую ни одним экспериментом. Несмотря на десятилетия поисков, исследователи продолжают искать новые способы зарегистрировать ее присутствие. Одно из самых необычных решений предложила международная группа физиков: использовать в качестве гигантских природных [детекторов](https://hanga.su/glossary/detector "Детектор — это устройство, предназначенное для обнаружения, регистрации и измерения физических явлений, которые недоступны человеческим чувствам. Он преобразует энергию частиц или волн в электрический сигнал, который затем можно проанализировать с помощью электронных систем и программного обеспечения. Детекторы используются во множестве областей науки и техники — от элементарной физики до космических исследований и медицины.
") сами планеты Солнечной системы. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, показало, что атмосферы Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна могут хранить следы взаимодействия темной материи с обычным веществом. Анализируя слабое ультрафиолетовое свечение этих планет, ученые смогли установить одни из самых строгих на сегодняшний день ограничений на свойства загадочной субстанции. Темная материя не испускает свет, не отражает электромагнитное излучение и практически не взаимодействует с обычной материей. О ее существовании известно лишь косвенно — благодаря гравитационному воздействию на звезды, галактики и крупномасштабную структуру Вселенной. Именно темная материя объясняет, почему галактики вращаются значительно быстрее, чем это возможно при учете только наблюдаемого [вещества](https://hanga.su/glossary/substance "Вещество — это форма материи, обладающая массой и занимающая пространство. Оно состоит из атомов, молекул или элементарных частиц, взаимодействующих между собой посредством фундаментальных сил. Основные состояния вещества включают твёрдое, жидкое, газообразное и плазму, однако современная физика дополнительно выделяет экзотические формы, такие как конденсат Бозе–Эйнштейна, кварк-глюонная плазма и сверхтекучие фазы.
"). Сегодня во всем мире работают десятки сверхчувствительных детекторов, расположенных глубоко под землей, где они защищены от космического излучения. Однако даже самые современные установки пока не смогли зарегистрировать убедительный сигнал темной материи. Это заставляет ученых искать альтернативные способы наблюдений. Авторы нового исследования предложили взглянуть на проблему с неожиданной стороны. Вместо строительства еще более сложных лабораторий они решили использовать уже существующие природные объекты — гигантские планеты Солнечной системы. Идея основана на том, что Солнечная система непрерывно движется через облако темной материи, заполняющее нашу Галактику. Во [время](https://hanga.su/glossary/time "Время — это фундаментальная физическая величина, описывающая последовательность событий и меру их длительности. В научной картине мира время рассматривается не как абстрактная категория, а как измеримый параметр, связывающий процессы и определяющий порядок их развития. В классической механике время протекает равномерно и независимо от наблюдателя, однако теория относительности существенно расширила эти представления: скорость движения и гравитация способны изменять течение времени, что подтверждено экспериментально.
") этого движения массивные планеты могут постепенно захватывать частицы темной материи своей гравитацией. Если такие частицы способны взаимодействовать друг с другом, они могут сталкиваться и аннигилировать внутри планеты, высвобождая энергию. Эта [энергия](https://hanga.su/glossary/energy "Энергия — одно из ключевых понятий физики и фундаментальная характеристика материи. Она выражает способность системы совершать работу, создавать движение или вызывать изменения в окружающем мире. Энергия существует в различных формах — механической, тепловой, электрической, химической, ядерной и других — и может переходить из одной формы в другую, но никогда не исчезает, что отражает закон сохранения энергии.
") способна возбуждать молекулы водорода, составляющие основную часть атмосфер газовых гигантов. В результате возникают дополнительные процессы свечения, которые потенциально можно обнаружить современными приборами. Еще в предыдущей работе исследователи изучали инфракрасное излучение, возникающее при образовании ионов трехатомного водорода H₃⁺. Однако подобный сигнал сильно зависит от химического состава конкретной атмосферы и условий внутри каждой планеты. В новом исследовании ученые сосредоточились на другом процессе. Оказалось, что при возможной аннигиляции темной материи образуются быстрые электроны, которые способны непосредственно возбуждать молекулярный водород. Возвращаясь в исходное энергетическое состояние, эти молекулы испускают ультрафиолетовое излучение. Именно этот тип свечения оказался значительно более универсальным. Он может возникать практически во всех атмосферах газовых гигантов независимо от особенностей химического состава, что делает его удобным инструментом для поиска возможных следов темной материи. Для проверки своей гипотезы исследователи проанализировали архивные данные нескольких космических миссий. Были использованы наблюдения аппаратов Voyager 1, Voyager 2 и New Horizons, которые во время пролета мимо Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна регистрировали ультрафиолетовое излучение ночной стороны этих планет. Выбор именно ночной стороны оказался принципиально важным. Днем слабое возможное свечение полностью перекрывается мощным солнечным ультрафиолетовым излучением, тогда как в темное время оно становится значительно заметнее. Разумеется, атмосферы гигантских планет и без участия темной материи испускают слабое ультрафиолетовое свечение. Оно возникает благодаря естественным химическим процессам, происходящим после воздействия солнечного излучения. Поэтому исследователи не искали само свечение как таковое. Вместо этого они рассчитывали максимально возможный вклад темной материи и сравнивали его с реально наблюдаемым уровнем ультрафиолетового излучения. Если бы темная материя взаимодействовала слишком активно, атмосферы светились бы значительно ярче, чем это фиксируют космические аппараты. Поскольку подобного избытка обнаружено не было, ученые смогли существенно ограничить диапазон возможных свойств гипотетических частиц. Полученные ограничения стали одними из самых строгих среди существующих методов поиска. Особый интерес вызывает тот факт, что использование планет позволяет исследовать область параметров, практически недоступную традиционным подземным экспериментам. Например, очень легкие частицы темной материи могут просто не оставлять заметного сигнала в земных детекторах. Аналогично частицы, слишком активно взаимодействующие с обычным веществом, способны терять энергию в атмосфере и земной коре задолго до достижения подземных лабораторий. Газовые гиганты лишены этих ограничений. Их огромная масса и водородные атмосферы создают естественные условия для накопления подобных частиц и возможной регистрации их косвенных эффектов. Кроме того, каждая из четырех планет обладает собственными особенностями. Юпитер отличается огромной массой и мощным гравитационным полем, Сатурн имеет иную плотность атмосферы, а ледяные гиганты Уран и Нептун существенно отличаются температурой и внутренним строением. Благодаря этому каждая планета оказывается чувствительной к различным вариантам моделей темной материи. При этом исследование поднимает и новые фундаментальные вопросы. Если частицы темной материи слишком легкие, тепловая энергия внутри планеты может оказаться достаточной, чтобы они покидали ее раньше, чем успеют столкнуться друг с другом и вызвать наблюдаемое свечение. Подобные процессы требуют дополнительного теоретического изучения. Авторы рассчитывают получить новые данные уже в ближайшие годы. Большие надежды связываются с европейской миссией JUICE, которая должна выйти на орбиту Юпитера в 2031 году. Космический аппарат оснащен современным ультрафиолетовым спектрометром, способным значительно повысить точность подобных измерений. Не менее перспективной считается будущая миссия к Урану, которая впервые после пролета Voyager 2 позволит подробно исследовать атмосферу ледяного гиганта с использованием современной научной аппаратуры. В еще более отдаленной перспективе ученые предлагают распространить этот подход за пределы Солнечной системы. Современные и будущие космические телескопы смогут искать аналогичное ультрафиолетовое свечение в атмосферах массивных экзопланет, особенно так называемых суперюпитеров. Благодаря огромной массе такие планеты могут оказаться исключительно чувствительными природными детекторами темной материи. Исследование демонстрирует, насколько необычные идеи сегодня появляются в современной астрофизике. Вместо создания все более сложных лабораторий ученые начинают использовать в качестве гигантских научных приборов сами космические объекты. Если этот подход подтвердит свою эффективность, атмосферы планет смогут превратиться в естественные обсерватории, помогающие приблизиться к разгадке одной из величайших тайн современной науки — природы темной материи. **Ссылка:** «Поиск свечения атмосферы планет, вызванного темной материей» [ DOI: 10.1103/g53c-cvnh.](https://dx.doi.org/10.1103/g53c-cvnh "DOI: 10.1103/g53c-cvnh") - [ Исследования ](https://hanga.su/research) - [ Космос ](https://hanga.su/space) - [ Физика ](https://hanga.su/physics) - [ Квантовые технологии ](https://hanga.su/quantum-technologies) - [ Астрофизика ](https://hanga.su/astrophysics) - Понравилось: 25 - Похожие материалы: [Потенциально обитаемые планеты найдены у соседних карликовых звёзд](https://hanga.su/954,2025) | [Революция в астрономии: телескоп Уэбба раскрывает тайны уникальной экзопланеты](https://hanga.su/521,2025) | [Следы исчезнувшей протопланеты нашли в редком метеорите: ученые пересматривают историю Солнечной системы](https://hanga.su/1934,2026) | [Ученые предположили существование исчезнувшей планеты: она могла изменить всю Солнечную систему](https://hanga.su/1929,2026) | [Учёные нашли следы «протоземли»: древние породы раскрыли тайну планеты возрастом 4,5 миллиарда лет](https://hanga.su/1402,2025) | [Экзопланеты как лаборатории тёмной материи: возможно ли рождение чёрных дыр внутри газовых гигантов](https://hanga.su/1212,2025) Загрузка следующей статьи...