Пульсары могут заставить светиться темную материю, показывают новые расчеты
Центральный вопрос в продолжающейся охоте за темной материей: из чего она состоит? Один из возможных ответов: из частиц аксионов. Команда астрофизиков показала, что, если темная материя состоит из аксионов, она может проявить себя в виде дополнительного тонкого свечения, исходящего от пульсирующих звезд. Их работа опубликована в Physical Review Letter, о ней рассказали в Университете Амстердама.
Предполагается, что не менее 85% материи во Вселенной является «темной». В настоящее время она заметна только по гравитационному притяжению, которое оказывает на другие астрономические объекты. Ученые давно хотят обнаружить ее присутствие напрямую и узнать, что это такое. Они ищут частицы, которые очень слабо взаимодействуют с известными нам типами частиц. Гипотетический, пока не открытый аксион, предсказан разными теориями, включая Теорию струн.
Если эти теории верны, некоторые аксионы могут превращаться в свет в присутствии сильных электромагнитных полей. Где во Вселенной возникают самые сильные электрические и магнитные поля? Возле пульсаров.
Пульсары — плотные объекты с массой примерно, как у нашего Солнца, но радиусом примерно в 100 000 раз меньше, то есть всего около 10 км. Будучи такими маленькими, пульсары вращаются с огромной частотой, испуская яркие узкие лучи радиоизлучения вдоль оси. Мощное вращение пульсара превращает эту нейтронную звезду в чрезвычайно сильный электромагнит. Это, в свою очередь, может означать, что пульсары — очень эффективные фабрики аксионов. Каждую секунду средний пульсар может быть способен производить 50-значное число аксионов. Из-за сильного электромагнитного поля вокруг пульсара часть этих аксионов может преобразоваться в наблюдаемый свет.
На самом деле провести такое наблюдение совсем непросто. Свет, излучаемый аксионами, который можно обнаружить в виде радиоволн, будет составлять лишь небольшую часть общего света, который посылают нам эти яркие космические маяки. Было рассчитано, как будет выглядеть пульсар без аксионов и с аксионами.
Теоретические результаты были перенесены на компьютер для моделирования. Результаты затем были подвергнуты первой наблюдательной проверке. Исследователи сравнили наблюдаемые радиоволны 27 близлежащих пульсаров с моделями. К сожалению, ничего обнаружить не удалось — данных не хватило, но удалось нащупать границы будущих исследований — где точно искать уже не стоит. Надежда на обнаружение аксионов теперь связана с будущими наблюдениями.
