Одна из ближайших к Земле звёзд может оказаться фабрикой тёмной материи

0
126


Иллюстрация загадочного затмения Бетельгейзе. Новое исследование предполагает, что оно может быть хорошим вариантом для поиска аксионов. Авторы и права: NASA, ESA, and E. Wheatley (STScI).

Охота на гипотетические аксионы, исходящие от Бетельгейзе, пока не приносит результатов, но помогает физикам установить ограничения на их свойства.

Эксперты считают, что гигантская красная звезда Бетельгейзе могла бы производить тонны гипотетических частиц тёмной материи, называемых аксионами, которые, если они существуют, испустили бы контрольный сигнал. Недавние поиски такого соблазнительного излучения не увенчались успехом, но помогли физикам установить новые ограничения на свойства предполагаемого аксиона.

Звезда Бетельгейзе давно восхищает учёных. Она находится в созвездии Ориона и является одной из самых ярких звёзд на небе. Расстояние от гигантской красной звезды до Земли всего 530 световых лет, и в конце 2019 года исследователи заметили два падения яркости Бетельгейзе. Это натолкнуло исследователей на мысль о том, что скоро должен произойти взрыв этого космического объекта.

По словам учёных, Бетельгейзе является большой и горячей звездой и может формировать аксионы. Эти ориентировочные частицы могут иметь одну миллионную или даже миллиардную массу электрона и составляют саму тёмную материю, которая занимает значительно больший объём, чем обычная материя во Вселенной, но природа которой всё ещё не известна.

По словам Мэнцзяо Сяо, физика из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже, аксионы, как и тёмная материя, не должны сильно взаимодействовать со светом, но согласно некоторым теориям фотоны в присутствии сильного магнитного поля могут превращаться в аксионы и обратно.

“Термоядерное ядро звезды – хорошее место для обнаружения большого количества фотонов и изучения магнитных полей, и Бетельгейзе, масса которой в 20 раз превышает массу Солнца, вполне может производить аксионы”, – сказал он.

Если аксионы производятся в горячем ядре звезды, то они должны вырваться наружу и направиться к Земле в больших количествах. По словам Сяо, имея контакт с естественным магнитным полем галактики Млечный Путь, эти аксионы могут быть превращены обратно в фотоны.

Также он добавил, что столь резкая потеря яркости звезды может свидетельствовать о том, что время Бетельгейзе вышло, поэтому она не излучает много рентгеновского света. Такое излучение, обнаруженное от неё, может указывать на присутствие аксионов.


На этом изображении показана Бетельгейзе до и после её беспрецедентного затемнения. Авторы и права: ESO / M. Montargès et al.

Для того, чтобы провести испытательные наблюдения в диапазоне высоких энергий, исходящих от Бетельгейзе, Мэнцзяо Сяо и его коллеги использовали космический ядерно-спектроскопический телескоп НАСА (NuSTAR). При проведении исследования учёные не увидели ничего, кроме небольшого количества рентгеновских лучей, которые излучает Бетельгейзе. Эти выводы Сяо представил 20 апреля 2021 года на апрельской встрече Американского физического общества, и они предполагают, что вероятность взаимодействия фотонов и аксионов как минимум в три раза ниже, чем считалось ранее.

Как сказал Джошуа Фостер, физик из Массачусетского технологического института, который не участвовал в работе, но принимал участие в поиске аксионов, команде пришлось упорно поработать над количественной оценкой их неопределённости и установили новые ограничения на потенциальные свойства аксиона.

Даже если бы учёные увидели неожиданные рентгеновские лучи, которые излучает звезда Бетельгейзе, это не означает что аксионы существуют. По словам Фостера, исследователям придется исключить многие объяснения рентгеновской сигнатуры, не связанные с тёмной материей, прежде чем подтвердить наблюдения.

“Но возможно, что если когда-нибудь будут обнаружены аксионы, то они помогут астрономам лучше понять Бетельгейзе”, – сказал Мэнцзяо Сяо.

Также он добавил, что если бы свойства частиц были известны, телескопы, откалиброванные на звезде Бетельгейзе, не только помогут обнаружить тёмную материю, но и предскажут, когда звезда взорвется как сверхновая.


Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, напишите Ваш комментарий!
Пожалуйста, представьтесь