Одним із найбільш імовірних кандидатів на складові темної матерії є аксіони. Однак існування цих частинок досі не доведене. Є припущення, що магнітні поля нейтронних зір можуть породжувати цілі їхні хмари й у них відбуваються події, які ми можемо спостерігати.
Аксіони як складові темної матерії
Фізики з Амстердама, Принстона та Оксфорда, ймовірно, знайшли спосіб, як підтвердити існування темної матерії. Вони сподіваються, що їм у цьому допоможуть нейтронні зорі й хмари екзотичних частинок, які утворюються навколо них.
Однак це буде можливо тільки якщо темна матерія принаймні частково складається з аксіонів. Ці частинки називають серед найімовірніших кандидатів на складові тієї частини маси Всесвіту, якої ми не бачимо. Однак гарантувати, що це саме так, ніхто не береться.
Річ у тім, що вчені взагалі ніколи не спостерігали темної матерії безпосередньо. Вони просто знають, що має бути щось іще, що ніяк або практично ніяк не взаємодіє з протонами, нейтронами, електронами, фотонами та рештою видимої речовини, й лише гравітаційний вплив підказує нам, що щось там у глибинах космосу є, і воно більше за те, що ми бачимо.
Аксіони вчені придумали років 50 тому, аби пояснити деякі дивні речі щодо нейтрона, і назвали на честь марки мила, аби підкреслити, що вони мають «змити» всі проблеми. Вони якнайкраще підходять на роль частинок темної матерії хоча б тому, що все ж можуть взаємодіяти зі звичайною, хоча і дуже слабко.
До чого тут нейтронні зорі
Головною причиною оптимізму щодо аксіонів є те, що вони під дією електромагнітних полів можуть інколи перетворюватися на фотони. А фотони вчені вміють спостерігати дуже добре. Тож ці частинки варто пошукати біля найпотужніших магнітів у Всесвіті — нейтронних зір.
Раніше ця ж команда вчених вже встановила, що нейтронні зорі й самі можуть бути джерелами аксіонів. Щоправда, тоді їх цікавили переважно ті з цих екзотичних частинок, які можуть подолати гравітаційне поле мертвих сонць та долетіти до нас. Тепер же вони вирішили сконцентруватися на тих із них, які так і залишаються поряд із тим місцем, де народилися.
Як описується у новому дослідженні, аксіони за мільйони років можуть формувати навколо нейтронних зір дуже щільні хмари. Вони самі по собі все ще залишаються невидимими. Однак їхня висока концентрація у магнітних полях має призводити до появи такої кількості фотонів, яку ми вже маємо помітити.
Проблеми нової теорії
Автори статті так і не визначилися остаточно, який саме характер повинна мати така взаємодія. Можливо, перетворення аксіонів на фотони йде постійно, і тоді мав би бути якийсь постійний їхній потік з області навколо нейтронної зорі. А можливо, має місце накопичення і короткочасна, але інтенсивніша подія. Тоді б ми спостерігали спалах.
Поки що жодних чисельних моделей аксіонних хмар просто немає, аби сказати про них щось конкретне. Крім того, дослідження фокусувалося тільки навколо одиничних нейтронних зір, які й самі по собі не найкращий об’єкт для спостереження.
Значно цікавіше було б подивитися, як аксіонні хмари поводяться у подвійних системах, де перебувають значно помітніші нейтронні зорі, які ми називаємо пульсарами. Проте це питання поки що залишається без відповіді.
За матеріалами phys.org
