[論文レビュー] Exotic meteoritic phenomena: The Tunguska event and anomalous low altitude fireballs -- manifestations of the mirror world?

R. Foot, T. L. Yoon|ArXiv.org|Mar 11, 2002

Astro and Planetary Science参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

本稿では、Tunguska現象および通常の破片が回収されない低高度の火球——大気中での爆発を伴うが破片が残らない現象——が、地球の大気圏に進入するミラーマター天体によるものである可能性を提案する。これらの物体は光子とミラーフォトン間の運動エネルギー混合を通じてエネルギーを放出し、それにより通常は見えないが観測可能な効果を引き起こす。地表の破片が存在しないことは、運動エネルギー混合パラメータε < 0を示唆しており、ミラーマターが地中の衝突地点に埋め込まれ、熱的または直接回収法によって検出可能である可能性を示している。

ABSTRACT

There are a number of very puzzling meteoritic events including (a) The Tunguska event. It is the only known example of a low altitude atmospheric explosion. It is also the largest recorded event. Remarkably no fragments or significant chemical traces have ever been recovered. (b) Anomalous low altitude fireballs which (in some cases) have been observed to hit the ground. The absence of fragments is particularly striking in these cases, but this is not the only reason they are anomalous. On the other hand, there is strong evidence that most of our galaxy is made from exotic dark material - `dark matter'. Mirror matter is one well motivated dark matter candidate, since it is dark and stable and it is required to exist if particle interactions are mirror symmetric. If mirror matter is the dark matter, then some amount must exist in our solar system. We demonstrate that the mirror matter theory allows for a simple explanation for the puzzling meteoritic events [both (a) and (b)] if they are due to mirror matter space-bodies. A direct consequence of this explanation is that mirror matter fragments should exist in (or on) the ground at various impact sites. The properties of this potentially recoverable material depend importantly on the sign of the photon-mirror photon kinetic mixing parameter, $ε$. We argue that the broad characteristics of the anomalous events suggests that $ε$ is probably negative. Strategies for detecting mirror matter in the ground are discussed.

研究の動機と目的

• Tunguska現象および他の異常な低高度火球——破片がなく、一貫した軌道を持たない——を、ミラーマター天体の衝突として説明すること。
• ダークマター候補とされるミラーマターが、未解決の隕石現象を説明できるかどうかを検討すること。
• 光子とミラーフォトン間の運動エネルギー混合パラメータεが、地球内部のミラーマター破片の検出可能性に与える影響を特定すること。
• 既知の衝突地点におけるミラーマターの検出に向けた実験的および観測的戦略を提言すること。

提案手法

• 通常の光子とミラーフォトンの間の運動エネルギー混合を主な相互作用機構として、ミラーマター天体の大気圏進入とエネルギー散逸をモデル化する。
• 熱伝達方程式を用いて、周囲の通常物質からの不完全な熱伝導を考慮した、ミラーマター天体の進入時の温度プロファイルを推定する。
• ε < 0 の場合、電磁相互作用が抑制され、熱放射も低減するため、ミラーマター破片は検出不能であるという条件を適用する。
• 1994年スペイン、2001年ヨルダンの既存の衝突事例を分析し、地表破片の欠如に基づいてεの制約を推定する。
• 特にε < 0 が安定で発光しない、熱的に遮断された物体の形成を促進するため、衝突地点におけるミラーマター破片の直接地上探査を提言する。
• 衛星赤外線温度マップを用いて、Tunguska付近のような地域の異常を探索し、非侵襲的検出戦略として提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Tunguska現象は、従来の小惑星やコメットではなく、ミラーマター天体の大気圏進入によって説明可能だろうか？
• RQ2 なぜ異常な低高度火球は、通常の隕石体が示すはずの可視破片や高高度発光を伴わないのか？
• RQ3 光子とミラーフォトン間の運動エネルギー混合パラメータεは、地球表面でのミラーマター破片の検出可能性にどのように影響するか？
• RQ4 衝突地点に地表破片が存在しないという事実を、ミラーマター衝突仮説とどのように整合させられるか？これはεの符号にどのような含意をもたらすか？
• RQ5 地上衝突地点におけるミラーマターの存在を確認するための観測的または実験的戦略は何か？

主な発見

• Tunguska現象および他の異常な火球は、小形の小惑星サイズのミラーマター天体が大気圏に進入し、光子とミラーフォトン間の運動エネルギー混合を通じてエネルギーを放出することで説明可能である。
• 回収された破片がなく、高高度発光も観測されないという事実は、通常物質と弱く相互作用するミラーマター天体が関与していることと整合的であり、特に運動エネルギー混合パラメータεが負である場合に顕著である。
• εが負である場合、ミラーマター破片は衝突後に検出可能な光や熱を放射しないため、従来の検索手法では検出不能となり、地表調査で破片が見つからないことの説明が可能である。
• ミラーマター破片は衝突地点の地中に埋め込まれており、適切な検出手法を用いれば回収可能である可能性がある。
• 理論的モデルは、εが非ゼロかつ負である場合を除き、通常物質からミラーマターへの熱伝達が非効率であることを示唆しており、これは熱的遮断を強化し、破片の長期的生存確率を高める。
• Tunguska地域の衛星赤外線温度マップを分析することで、埋蔵されたミラーマターを示す異常を特定できる可能性があり、非侵襲的検出戦略として有効である。