Новое исследование, проведенное физиком-теоретиком из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США, предполагает, что никогда ранее не наблюдавшиеся частицы, называемые аксионами, могут быть источником необъяснимого высокоэнергетического рентгеновского излучения, окружающего группы нейтронных звезд.
Рентгеновские лучи вокруг «Великолепной семерки» могут быть следами искомой частицы. Исследователи говорят, что они, возможно, нашли доказательства предполагаемых аксионов и, возможно, темной материи вокруг группы нейтронных звезд.
Предполагается, что аксионы будут образовываться в ядре звезд и преобразовываться в частицы света, называемые фотонами, в присутствии магнитного поля, впервые появившиеся в 1970-х годах как часть решения проблемы физики фундаментальных частиц.
Аксионы также могут составлять темную материю — таинственный материал, на который, по оценкам, приходится 85% общей массы Вселенной, но до сих пор мы наблюдали его гравитационное воздействие только на обычную материю. Даже если окажется, что избыток рентгеновского излучения не связан с аксионами или темной материей, он все равно может открыть новую физику.
Коллекция нейтронных звезд, известная как «Великолепная семерка», послужила отличным испытательным стендом для возможного присутствия аксионов, поскольку эти звезды обладают мощными магнитными полями, находятся относительно близко — в пределах сотен световых лет — и, как ожидается, будут производить только низко энергетические рентгеновские лучи и ультрафиолетовый свет.
Если бы нейтронные звезды относились к типу пульсаров, у них была бы активная поверхность, излучающая излучение на разных длинах волн. Это излучение будет проявляться во всем электромагнитном спектре и может заглушить эту рентгеновскую сигнатуру, которую обнаружили исследователи, или будет производить радиочастотные сигналы. Но «Великолепная семерка» — не пульсары, и такой радиосигнал обнаружен не был. Другие распространенные астрофизические объяснения, похоже, также не соответствуют наблюдениям.
Если избыток рентгеновского излучения, обнаруженный вокруг «Великолепной семерки», генерируется объектом или объектами, скрывающимися за нейтронными звездами, это, вероятно, обнаружилось бы в наборах данных, которые исследователи используют с двух космических спутников.
Новая теория, не связанная с аксионами, объясняет наблюдаемый избыток рентгеновского излучения, хотя они по-прежнему надеются, что такое объяснение будет лежать за пределами стандартной модели физики элементарных частиц и этой новой основы, и космические эксперименты подтвердят происхождение высокоэнергетического рентгеновского сигнала.
Если аксионы существуют, можно ожидать, что они будут вести себя так же, как нейтрино в звезде, поскольку оба имеют очень небольшие массы и очень редко и слабо взаимодействуют с другим веществом. Их можно было производить в изобилии внутри звезд. Незаряженные частицы, называемые нейтронами, перемещаются внутри нейтронных звезд, иногда взаимодействуя, рассеиваясь друг от друга и высвобождая нейтрино или, возможно, аксион. Процесс испускания нейтрино является основным способом охлаждения нейтронных звезд с течением времени.
Подобно нейтрино, аксионы смогут путешествовать за пределы звезды. Невероятно сильное магнитное поле, окружающее звезды «Великолепной семерки» — в миллиарды раз сильнее, чем магнитные поля, которые могут быть созданы на Земле — может заставить существующие аксионы преобразовываться в свет.
В качестве следующего шага в этом исследовании белые карлики станут лучшим местом для поиска аксионов, потому что они также обладают очень сильными магнитными полями и, как ожидается, будут «средой, свободной от рентгеновских лучей».
Аксионы привлекли к себе больше внимания, поскольку ряд экспериментов не выявил признаков WIMP (слабо взаимодействующей массивной частицы), еще одного многообещающего кандидата на темную материю.
Могут существовать сотни аксионоподобных частиц или ALP, которые составляют темную материю, и теория струн — кандидатная теория для описания сил Вселенной — открывает возможность существования многих типов ALP.
Читать также:
Земля достигнет критической отметки температуры через 20 лет.
Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят.
Найдена самая старая в мире наскальная живопись.
Минздрав Аргентины раскрыл данные о побочных эффектах у получивших «Спутник V».