Новости

Необычное излучение нейтронных звезд, возможно, доказывает существование неуловимой частицы

Теоретические физики из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (США) предложили объяснение мощного рентгеновского излучения от звезд «Великолепной семерки». Возможно, причина — в частице, которую еще никто не обнаружил.

Исследование опубликовано в журнале Physical Review, коротко о нем рассказывает портал Phys.org.

Группа нейтронных звезд, известная как «Великолепная семерка», обладает мощными магнитными полями, все звезды в ней находятся относительно близко — в пределах сотен световых лет — и, как ожидается, должны производить только низкоэнергетические рентгеновские лучи и ультрафиолетовый свет. Однако рентгеновское излучение от этой группы звезд значительно выше, чем должно бы быть.

Новое исследование предполагает, что аксионы — частицы, никогда ранее не наблюдавшиеся и существующие лишь в теории, могут быть объяснением этого излучения. Физики считают, что аксионы образуются в ядрах нейтронных звезд и превращаются в фотоны — частицы света — из-за мощного магнитного поля.

Если бы нейтронные звезды относились к типу пульсаров, у них была бы активная поверхность, испускающая излучение на разных длинах волн. Такое излучение проявлялось бы в электромагнитном спектре и могло заглушить рентгеновскую сигнатуру, которую обнаружили исследователи, либо производить радиочастотные сигналы. Но «Великолепная семерка» — не пульсары, и такой радиосигнал обнаружен не был.

Другие распространенные астрофизические объяснения мощного рентгеновского излучения тоже не соответствуют наблюдениям: если бы его источником был объект, скрывающийся за нейтронными звездами, это обнаружилось бы в наборах данных с космических телескопов.

Если аксионы существуют, можно ожидать, что они будут вести себя так же, как нейтрино в звезде, поскольку оба имеют очень небольшие массы и очень редко и слабо взаимодействуют с другим веществом. Они могли бы в изобилии образовываться внутри звезд. Незаряженные частицы, называемые нейтронами, перемещаются внутри нейтронных звезд, иногда взаимодействуя и высвобождая нейтрино или, возможно, аксион. Процесс испускания нейтрино является основным способом охлаждения нейтронных звезд с течением времени.

Подобно нейтрино, аксионы смогли бы выйти за пределы звезды. Невероятно сильное магнитное поле, окружающее звезды «Великолепной семерки» — в миллиарды раз сильнее, чем магнитные поля, которые могут быть созданы на Земле — может заставить существующие аксионы преобразовываться в свет.

«Мы совершенно уверены, что превышение [рентгеновского излучения] существует, и убеждены, что причина этого — нечто новое», — заявили исследователи. — Мы не утверждаем, что открыли аксион, но это может быть объяснением наличия такого количества фотонов в рентгеновском спектре».

Аксионы также могут составлять темную материю — таинственный материал, на который, по оценкам, приходится 85% общей массы Вселенной, но до сих пор мы наблюдаем его гравитационное воздействие только на обычную материю. Даже если окажется, что избыток рентгеновского излучения не связан с аксионами или темной материей, «это расскажет нам гораздо больше о нашей Вселенной», заключили ученые.

Фото: Shutterstock

Попытки поймать темную материю привели к нейтронным звездам

Скопление галактик нанесло удар по теории струн

Читайте также
«Вояджеры» сделали открытие за пределами Солнечной системы
«Вояджеры» сделали открытие за пределами Солнечной системы
Оба аппарата подверглись воздействию ударной волны.
Как работает масс-спектрометрия, позволяющая узнать состав чего угодно
Как работает масс-спектрометрия, позволяющая узнать состав чего угодно
Как масс-спектрометр определяет наличие веществ в крови и ищет признаки внеземной жизни?
Два в одном: открыто новое состояние воды
Два в одном: открыто новое состояние воды
Жидкое-жидкое.