Темная материя обнаружена? Ученые, ищущие загадочную гипотетическую частицу, вскоре могут получить ответ

Среди основных вопросов, которые волнуют ученых о темной материи, — из чего она может состоять. Однако новое исследование международной группы астрофизиков предлагает возможного кандидата, а это означает, что этот неуловимый космический материал можно обнаружить в форме свечения, исходящего от определенных типов звезд.

Исследование, проведенное астрофизиками из университетов Амстердама и Принстона, предполагает, что темная материя, которая, как сейчас считается, составляет около 85% материи во Вселенной, может состоять из гипотетических частиц, известных как аксионы.

Впервые предложенные в 1970-х годах для решения несвязанной проблемы, связанной с нейтронами, аксионы представляют интерес для исследователей темной материи, поскольку, если они обладают низкой массой в определенном диапазоне, они могут быть хорошими кандидатами в поисках темной материи. Более того, они могут потенциально помочь объяснить, как и почему темная материя остается такой неуловимой.

Считается, что аксионы слабо взаимодействуют с известными частицами, что, как и темная материя, затрудняет их обнаружение. Это не значит, что ученые не имеют четкого представления о том, где искать, поскольку, согласно недавним открытиям, аксионы могут превращаться в свет в присутствии сильных электромагнитных полей, тем самым проясняя эти невидимые универсальные тайны. .

Если это правда, то одно из лучших мест для начала поиска аксионов – а возможно, и темной материи – это поиск мест, где, как известно, возникают самые сильные магнитные поля во Вселенной.

Астрофизики знают, что области вокруг вращающихся нейтронных звезд, также известные как пульсары, являются главными кандидатами для поиска. Обладая массой, сравнимой с нашим Солнцем, но занимая пространство почти в 100 000 раз меньше, пульсары вращаются очень быстро и производят яркое радиоизлучение вдоль своей оси вращения, создавая тем самым мощное электромагнитное поле.

Если аксионы существуют, то мощные магнитные поля пульсаров делают их идеальным местом для их поиска.

В своих недавних исследованиях международная группа физиков и астрономов разработала теоретическую основу, которая помогла им понять, как аксионы могут образовываться в этих звездных регионах, а также как они могут быть преобразованы в радиоволны, излучаемые в результате вращения пульсаров.

Используя компьютерное моделирование, команда смогла успешно смоделировать образование аксионов вокруг пульсаров и предсказать результирующий дополнительный радиосигнал, который, вероятно, указывал бы на присутствие невидимых в противном случае аксионов.

Обладая этой информацией, команда затем использовала наблюдения 27 близлежащих пульсаров, сравнив их модели с реальными источниками космических радиоволн. Однако, несмотря на все усилия, команде не удалось найти никаких убедительных доказательств, указывающих на существование неуловимых аксионов.

Тем не менее, команда считает, что отсутствие возможности подтвердить существование аксионов является интригующим открытием, учитывая, что их моделирование позволило им установить самые строгие ограничения на взаимодействие аксионов со светом.

«Представленные здесь ограничения являются самыми строгими на сегодняшний день для аксионных масс», — написала команда в недавней статье, подробно описывающей их исследование, — «и принципиально не полагаются на предположение, что аксионы являются темной материей».

В дальнейшем они надеются, что дополнительное моделирование может помочь окончательно решить эти вопросы, а исследования команды ознаменуют начало того, что может представлять собой новую междисциплинарную область, целью которой является выяснить, существуют ли эти загадочные гипотетические субатомные частицы, и, конечно же, могут ли они все еще каким-то образом связаны с поисками вечно неуловимой темной материи во Вселенной.