Одним из наиболее вероятных кандидатов на составляющие темной материи являются аксионы. Однако существование этих частиц до сих пор не доказано. Есть предположение, что магнитные поля нейтронных звезд могут порождать целые их облака и в них происходят события, которые мы можем наблюдать.
Аксионы как составляющие темной материи
Физики из Амстердама, Принстона и Оксфорда, возможно, нашли способ, как подтвердить существование темной материи. Они надеются, что им в этом помогут нейтронные звезды и облака экзотических частиц, которые образуются вокруг них.
Однако это будет возможно только если темная материя по крайней мере частично состоит из аксионов. Эти частицы называют среди наиболее вероятных кандидатов на составляющие той части массы Вселенной, которой мы не видим. Однако гарантировать, что это именно так, никто не берется.
Дело в том, что ученые вообще никогда не наблюдали темной материи напрямую. Они просто знают, что должно быть что-то еще, что никак или практически никак не взаимодействует с протонами, нейтронами, электронами, фотонами и остальным видимым веществом, и только гравитационное воздействие подсказывает нам, что что-то там в глубинах космоса есть, и оно больше того, что мы видим.
Аксионы ученые придумали лет 50 назад, чтобы объяснить некоторые странные вещи относительно нейтрона, и назвали в честь марки мыла, чтобы подчеркнуть, что они должны «смыть» все проблемы. Они как нельзя лучше подходят на роль частиц темной материи хотя бы потому, что все же могут взаимодействовать с обычной, хотя и очень слабо.
Причем здесь нейтронные звезды
Главной причиной оптимизма в отношении аксионов является то, что они под действием электромагнитных полей могут иногда превращаться в фотоны. А фотоны ученые умеют наблюдать очень хорошо. Следовательно, эти частицы следует поискать у мощнейших магнитов во Вселенной — нейтронных звезд.
Ранее эта же команда ученых уже установила, что нейтронные звезды и сами могут быть источниками аксионов. Правда, тогда их интересовали преимущественно те из этих экзотических частиц, которые могут преодолеть гравитационное поле мертвых солнц и долететь до нас. Теперь же они решили сконцентрироваться на тех из них, которые так и остаются наряду с тем местом, где родились.
Как описывается в новом исследовании, аксионы за миллионы лет могут формировать вокруг нейтронных звезд очень плотные облака. Они сами по себе все еще остаются невидимыми, однако их высокая концентрация в магнитных полях должна приводить к появлению такого количества фотонов, которое мы уже должны заметить.
Проблемы новой теории
Авторы статьи так и не определились окончательно, какой именно характер должно носить такое взаимодействие. Возможно, превращение аксионов в фотоны идет постоянно, и тогда должен быть какой-то постоянный их поток из области вокруг нейтронной звезды. А возможно, имеет место накопление и кратковременное, но более интенсивное событие. Тогда бы мы наблюдали вспышку.
Пока никаких многочисленных моделей аксионных облаков просто не существует, чтобы сказать о них что-то конкретное. Кроме того, исследование фокусировалось только вокруг единичных нейтронных звезд, которые сами по себе не лучший объект для наблюдения.
Гораздо интереснее было бы посмотреть, как аксионные облака ведут себя в двойных системах, где находятся значительно более заметные нейтронные звезды, которые мы называем пульсарами. Однако этот вопрос пока что остается без ответа.
По материалам phys.org
