Астрономы, возможно, обнаружили «отпечатки пальцев» аксионов, «фантомных» частиц, существование которых теоретизировалось в течение нескольких десятилетий. Напомним, эти частицы также рассматриваются как кандидаты в загадочную темную материю.
Нейтронная звезда образуется, когда ядро массивной звезды коллапсирует под действием гравитации в конце ее жизни. Затем появляется небольшой объект диаметром несколько километров, плотность которого составляет порядка миллиарда тонн, почти полностью состоящий из спрессованных вместе нейтронов.
При этом группа нейтронных звезд по прозвищу «Великолепная семерка» сейчас под вопросом. По мнению астрономов, Великая семерка должна излучать ультрафиолетовый свет и низкоэнергетические рентгеновские лучи. Однако несколько лет назад было обнаружено, что они также излучают высокоэнергетические рентгеновские лучи, что не может быть объяснено нашими нынешними моделями.
В новом исследовании группа астрономов предлагает интригующее объяснение этого явления. По их мнению, эти сигналы могут быть порождены … аксионами.
Неуловимые частицы
Гипотетические аксионы частиц были впервые предложены в 1977 году, чтобы решить космологическую загадку, называемую проблемой сильного CP. Последний, максимально упрощая, стремится понять, почему нейтроны не взаимодействуют с электрическими полями.
Несколько лет назад аксионы также были предложены в качестве многообещающих кандидатов на роль темной материи, формы материи, составляющей около 26,8% Вселенной, которая не излучает, не поглощает и не отражает свет.
Как же тогда обнаружить эти «призрачные» частицы? По мнению некоторых исследователей, аксионы могут взаимодействовать с электромагнитными полями, например, окружающими нейтронные звезды. Теоретически эти частицы могли быть созданы в больших количествах внутри этих звездных трупов, прежде чем отправиться наружу, где магнитное поле преобразует их в фотоны. Поскольку аксионы переносят большое количество энергии, их фотоны тоже могут производить высокоэнергетические рентгеновские лучи, наблюдаемые вокруг этих звезд.
По крайней мере, это то, что предлагает это новое исследование. «Давайте посмотрим правде в глаза, мы еще не утверждаем, что обнаружили аксион. Мы просто предполагаем, что дополнительные X-фотоны, наблюдаемые вокруг этой группы звезд, могут быть объяснены наличием аксионов», — Раймонд Ко из Университета Миннесоты и главный автор исследования. «Это захватывающая возможность, которая согласуется с нашей интерпретацией этих частиц».
Сравнение нейтронной звезды с островом Манхэттен в Нью-Йорке
Новая физика?
Пока исследователи все еще задаются вопросом. И хотя наблюдаемые избытки рентгеновского излучения не связаны с присутствием аксионов, команда отмечает, что эта работа может по-прежнему вызывать вопросы, выходящие за рамки Стандартной модели, намекая на совершенно новую физику.
Сейчас необходимы дальнейшие исследования. Учитывая это, команда планирует использовать телескоп NuSTAR НАСА для изучения этой группы звезд в более широком диапазоне длин волн. Намагниченные белые карлики также могут быть нацелены на поиск излучения аксионов. Эти объекты создают сильные магнитные поля и не должны производить рентгеновское излучение высокой энергии.
Подробности этой работы опубликованы в Physical Review Letters.
Источник:
