Аксіони можуть утворювати хмари навколо нейтронних зір

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.

Нейтронна зоря
Нейтронна зоря. Джерело: www.esa.int

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

Китайський марсохід знайшов докази існування давнього океану
Великий вибух у мініатюрі: астрономи побачили народження чорної діри та нуклеосинтез
Virgin Galactic планує залучити 300 млн доларів на будівництво флоту космопланів
Телескоп «Субару» зазнімкував рідкісну галактику з трьома кільцями
Науковці опинилися за крок до виявлення джерела таємничих радіосплесків
Як зовнішні загрози можуть вплинути на «зону життя» зір
Вуглекислий газ підтримував Марс повноводним упродовж 230 млн років
Брудна планета: супутники розгледіли вкриті пластиком пляжі на Землі
На Сонці стався спалах категорії X2.3
Подвійний удар: учені знайшли сліди гігантського кратера на Венері