Вселенная полна загадок. Одна из самых интригующих – темная материя, невидимая субстанция, составляющая большую часть массы космоса. Мы знаем о ее существовании лишь по гравитационному воздействию на видимую материю, но ее природа остается тайной. Один из кандидатов на роль частиц темной материи – аксион, гипотетическая элементарная частица, предсказанная физиками еще в 1970-х годах. Найти его – все равно что найти иголку в космическом стоге сена. Но недавно ученые обнаружили потенциальное “логово” аксионов, что может существенно упростить поиски.
Аксионы, если они существуют, взаимодействуют с обычной материей крайне слабо, словно призраки, проходящие сквозь стены. Однако в присутствии мощных магнитных полей они могут распадаться на пары фотонов, становясь, таким образом, “видимыми”. Где же найти такие поля? Ответ, как оказалось, кроется в нейтронных звездах, останках массивных звезд, сжатых до невероятных плотностей. Магнитные поля этих космических “монстров” в триллионы раз сильнее земного.
Особый интерес представляют пульсары – быстро вращающиеся нейтронные звезды, испускающие мощные пучки радиоволн, словно космические маяки. Исследование, проведенное в прошлом году, показало, что пульсары могут быть настоящими “фабриками” аксионов, производя их в астрономических количествах. Ученые предположили, что аксионы, покидая пульсар, взаимодействуют с его магнитным полем и превращаются в фотоны, делая звезду немного ярче.
К сожалению, пока прямых доказательств существования аксионов не найдено. Однако новые исследования предлагают еще один способ их обнаружения. Ученые предполагают, что аксионы, захваченные мощной гравитацией нейтронной звезды, могут образовывать вокруг нее “гало”, плотность которого на 20 порядков превышает плотность темной материи в окрестностях Земли. Это “гало” должно испускать характерное излучение, которое можно зарегистрировать с помощью радиотелескопов.
Есть две основные гипотезы о том, как может выглядеть этот сигнал. Первая – это узкая линия в радиоспектре пульсара, частота которой соответствует массе аксиона. Вторая – это мощная вспышка света в конце жизни нейтронной звезды. К сожалению, такие события происходят крайне редко, и Вселенная еще слишком молода, чтобы мы могли их наблюдать.
Несмотря на то, что пока ни один из этих сигналов не обнаружен, новые исследования позволили установить более строгие ограничения на массу аксиона. Это важный шаг на пути к разгадке тайны темной материи. Поиски продолжаются, и, возможно, уже в ближайшем будущем мы сможем наконец “поймать” неуловимый аксион и пролить свет на одну из самых фундаментальных загадок Вселенной. Новые методы поиска, предложенные учеными, дают нам надежду на то, что этот день не за горами.
Исследование опубликовано в Physical Review X.
Читайте также: Поиск темной материи: а в ту ли сторону смотрят ученые?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.