A jelenlegi ismereteink alapján nem tudjuk biztosan, létezhetnek-e sötét anyagból álló bolygók. A Wisconsin–Madison Egyetem elméleti fizikusa, Jan Bai vezette kutatócsoport ezért azt vizsgálta meg, milyen jeleket hagyhatnának ezek a feltételezett égitestek, és miként lehetne észlelni őket.
A sötét anyag a világegyetem egyik legnagyobb rejtélye. Nem tudjuk, miből áll, és azt sem, hogyan nézhet ki. Annyi bizonyos, hogy a megfigyelt gravitáció jóval erősebb annál, mint amit az ismert, barionos anyag mennyisége indokolna.
Még akkor is hiányzik valami a számításokból, ha minden galaxist, csillagot és csillagközi porfelhőt figyelembe veszünk. A téridő görbületéhez szükséges többletgravitáció ismeretlen forrását nevezzük sötét anyagnak.
A sötétanyag-jelöltek nagy vonalakban két csoportba sorolhatók: lehetnek önálló részecskék, illetve összetett struktúrák. Az utóbbiak közé tartozhatnak a sötét anyag makroszkopikus csomói, az úgynevezett makrók, amelyek tömege akár bolygóléptékű is lehet.
Bai és munkatársai szerint egy bolygóéhoz hasonló tömegű vagy sugarú, makroszkopikus sötétanyag-objektum sötét exobolygóként viselkedhetne, ha egy csillagrendszerhez kötődne. Ez akkor is igaz lehet, ha a felépítését meghatározó fizika gyökeresen eltér az általunk ismert bolygókétól.
## Árulkodó tömeg és méret
Az exobolygók észlelési módszerei nagyrészt azon alapulnak, hogyan befolyásolja egy bolygó a központi csillag fényét. Ezekből a hatásokból az égitest tulajdonságaira is következtetni lehet.
Amikor egy exobolygó elhalad a csillaga és a megfigyelő között, kis mértékben elhalványítja a csillagot. Ezt a jelenséget tranzitnak nevezzük. A fényességcsökkenés nagyságából kiszámítható a bolygó sugara.
A bolygó a csillag mozgására is hat: mindketten közös tömegközéppontjuk körül keringenek, ezért a csillag enyhén ide-oda mozdul. Ez a csillagfény hullámhosszának változásából kimutatható. A radiális sebességként leírt mozgás alapján megbecsülhető az exobolygó tömege.
A tömeg és a sugár ismeretében a sűrűség is meghatározható, ebből pedig hozzávetőlegesen az égitest felépítésére lehet következtetni. A Jupiterhez hasonló kis sűrűség kiterjedt, ritka légkörre és gázóriásra utal, míg a Földéhez hasonló nagyobb sűrűség kőzetes összetételt jelez. A gázóriásoknak rendszerint nagyobb, a kőzetbolygóknak kisebb a sugaruk.
A kutatók szerint éppen az ezekkel az összefüggésekkel ellentétes adatok jelezhetnek sötét exobolygót. Egy ilyen objektum tulajdonságai nem feltétlenül illenének a hagyományos exobolygókéhoz, és ellentmondhatnának a bolygókeletkezésről alkotott jelenlegi képünknek. Ilyen lehetne például egy vasnál is sűrűbb égitest, vagy egy olyan kis sűrűségű objektum, amelynek létezését a mai fizika nem tudná megmagyarázni.
## A légkör és a fénygörbe is nyomra vezethet
A tranzitok adataiból az exobolygók légköre is vizsgálható. A csillagászok összevetik a csillag színképét a bolygó átvonulása közben és azon kívül, majd az egyes hullámhosszak fényességkülönbségeit keresik. Ezek arra utalhatnak, hogy a légkör bizonyos molekulái elnyelték vagy újra kibocsátották a fény egy részét. Az adatokból az érintett molekulákra is lehet következtetni. Ha a tranzit során felvett spektrum jelentős rendellenességet mutatna, az sötét anyagból álló exobolygóra utalhatna.
Másféle ellentmondások is árulkodók lehetnek. Ha a radiálissebesség-mérések alapján az exobolygónak át kellene vonulnia a csillaga előtt, a tranzit mégsem figyelhető meg, az szintén lehetséges nyom. Ugyancsak gyanút kelthet, ha a fényességcsökkenést ábrázoló fénygörbe alakja eltér a várttól.
Bai és kollégái kiszámították, milyen lehetne egy ilyen fénygörbe, ezzel egyszerű kiindulópontot teremtve a részletesebb elméleti elemzésekhez. A kutatók szerint a sötét exobolygó parányi, de nem nulla mértékben kölcsönhatásba léphetne a standard modell részecskéivel. Emiatt nem feltétlenül lenne teljesen átlátszatlan, fénygörbéje pedig megkülönböztethető lehetne egy hagyományos exobolygóétól.
