Так оптический фон Вселенной, измеренный космическим зондом New Horizons, оказался почти вдвое ярче, чем предсказывали теории и модели. Астрофизики из Университета Джонса Хопкинса (США) предположили, что это дополнительное свечение возникает из-за распада в мощных магнитных полях аксионов — одних из кандидатов в темную материю. Возможно, аксионы придают силу не только излучению фона.
Аксионы — гипотетические частицы, предложенные в 1970-х в качестве объяснения несовпадений расчетов с наблюдениями внутренних процессов в нейтронах. Даже само название произошло от названия бренда стирального порошка, ведь частица должна была «очистить» несостыковку в данных. Многие ученые считают, что она поможет и в решении проблемы темной материи.
Исходя из изначальных предположений о сущности аксионов ученые сделали вывод, что эти частицы не могут возникать во Вселенной повсеместно, но в присутствии мощных электромагнитных полей они должны распадаться на фотоны. Самые мощные электромагнитные поля — у пульсаров, вращающихся нейтронных звезд. Более того, пульсары, будучи мощнейшими магнитами, могут заодно быть «фабриками» по производству аксионов из фотонов. Значит, нужно приглядеться к пульсарам: «лишнее» излучение, как в случае с фоном Вселенной, может быть следствием распадающихся аксионов.
В новом исследовании ученые разработали теоретическую основу работы такой «фабрики» и рассчитали, насколько ярче должно быть излучение пульсара. Затем группа проверила свои предположения на данных наблюдений за 27 пульсарами.
К сожалению, им не удалось засечь «лишнее» излучение — возможно, проблема в том, что мы не до конца понимаем природу излучения самих пульсаров. Но зато, как оптимистично заявили авторы работы, им удалось наложить ограничения на параметры взаимодействия аксионов с излучением. Причем расчеты проводили в полной независимости от предположений об участии этих частиц в составе темной материи.
Весной в исследовательском центре DESY (Германия) стартовал эксперимент ALPS II по превращению фотонов в аксионы и обратно в фотоны. Полной чувствительности ученые собирались достичь во второй половине этого года. А в следующем — модернизировать систему зеркал. Первые результаты обещали опубликовать в 2024-м.
Стоит отметить, что многие астрофизики сегодня с большим сомнением воспринимают идеи о том, что темная материя состоит из частиц — неважно, аксионов или вимпов. Этому противоречат наблюдения за скоплениями галактик Пуля и Толстяк, показывающие такие скорости их сближения, которые несовместимы с трением, неизбежным для сценария, если темная материя состоит из частиц. В связи с этим все большую популярность набирают альтернативные объяснения ее природы.
naked-science, 10 октября 2023, Дарья Г.
https://naked-science.ru/article/astronomy/axions-near-pulsars
Physical Review Letters, октябрь 2023
Университет Джонса Хопкинса (США)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.111004
Часть 11-4
Млечный Путь и Солнечная система
Содержание
(том – часть – глава)
11-4-1. Тёмная материя в ближней Вселенной
11-4-2. В центре Млечного Пути обнаружены следы темной материи
11-4-3. У Земли предсказали существование «волос» из темной материи
11-4-4. В окрестностях Млечного Пути обнаружили следы темной материи
11-4-5. Гамма-излучение балджа Галактики не связано с темной материей
11-4-6. Физики предсказали «ураган» темной материи после столкновения Млечного Пути с другой галактикой
11-4-7. Физики возродили идею о сигнале темной материи из центра Галактики
11-4-8. Астрономы выяснили размеры темного гало нашей Галактики
11-4-9. На окраинах Млечного Пути не нашли нестабильной темной материи
11-4-10. Дополнительное излучение в центре Галактики не связано с распадом темной материи