В нейтронных звездах ищут частицы темной материи
Узнать, что за частицы составляют темную материю, ученым пока так и не удалось. Теперь астрономы попытались найти следы аксионов в нейтронных звездах
Темная материя представляет собой слабо взаимодействующую с обычной материей субстанцию, масса которой составляет примерно 27% от массы Вселенной. Проблема в том, что найти частицы, составляющие эту невидимую материю, ученым до сих пор не удалось. Существует несколько кандидатов на эту «должность» — сверхтяжелые гравитино, стерильные нейтрино, темные фотоны или слабо взаимодействующие массивные частицы (вимпы).
Каждая из этих гипотетических частиц обладает своими свойствами, которые так или иначе объясняют наблюдаемые явления, обусловленные существованием темной материи. Есть еще одна частица, которая может составлять загадочную субстанцию — аксион. Если аксионы существуют, то они должны быть очень легкими, не иметь электрического заряда и перемещаться по Вселенной в виде волн. Но что делает их наиболее захватывающими, так это то, что в отличие от других кандидатов, аксионы должны иногда взаимодействовать с барионной материей с помощью электромагнитных сил.
Авторы новой работы решили воспользоваться этим свойством аксионов и решили начать их поиск в нейтронных звездах. Физики предсказывали, что при столкновении с сильным электромагнитным полем аксионы иногда спонтанно преобразуются в фотоны — частицы света, которые легко обнаружить. Нейтронные звезды обладают одними из самых мощных магнитных полей среди всех объектов во Вселенной, поэтому поиск аксионов было решено начать именно с них.
Астрофизики проанализировали данные, полученные с двух радиотелескопов. В них содержались точные спектры двух близких к Земле звезд и еще 500 миллионов сигналов от нейтронных звезд, которые находятся ближе к центру Млечного Пути. Ученые проводили поиск на частотах около 1 ГГц, надеясь обнаружить там следы аксионов с массами от 5 до 11 микроэлектронвольт. Однако, никаких сигналов исследователи не нашли. Но ученые не отчаиваются и продолжают поиски аксионов в другом диапазоне масс.