Ученые-астрономы обнаружили некоторые большие странности в сигнале, излучаемом группойнейтронных звезд, в которых, по их мнению, содержатся тонкие намеки на возможность существования гипотетических "призрачных" частиц, имеющих самое непосредственное отношение к темной материи. Избыток высокоэнергетического рентгеновского излучения указывает на существование аксионов, поиски которых уже ведутся достаточно долго, и обнаружение которых позволит решить сразу несколько фундаментальных загадок из области физики.
Напомним нашим читателям, что нейтронные звезды являются остатками массивных звезд, завершившими свой жизненный цикл взрывом сверхновой. Они являются чрезвычайно плотными ядрами почивших звезд, они обладают сильнейшими магнитными полями, они могут вращаться и излучать в пространство мощнейшие потоки излучения в различных диапазонах.
В космосе существует скопление нейтронных звезд, именуемое "Великолепной семеркой" (Magnificent Seven). Исходя из параметров звезд этого скопления, ученые ожидали, что они будут производить много ультрафиолетового света и низкоэнергетического рентгена. Но несколько лет назад было обнаружено, что нейтронные звезды этого скопления излучают достаточно мощный поток высокоэнергетического рентгена, что не может быть объяснено с точки зрения современных теорий и моделей.
Углубившись в изучение феномена, ученые выдвинули весьма интригующее объяснение - причиной возникновения странного сигнала могут являться аксионы. Существование этих гипотетических частиц было обосновано теоретически в 1977 году для решения одной сложной космологической загадки. Эта загадка, если говорить простым языком, заключается в поиске ответа на вопрос, почему нейтроны не взаимодействуют с электрическими полями? Позже аксионы были удостоены звания одних из главных частиц-кандидатов темной материи, таинственной субстанции, количество которой, согласно предположениям, в пять раз превышает количество обычной материи.
Если аксионы существуют на самом деле, они должны иметь крайне малую массу и очень редко взаимодействовать с частицами обычной материи. Благодаря таким свойствам, аксионы способны беспрепятственно проходить сквозь скопления материи уровня звезд и планет, отчего они и получили прозвище "призрачных" частиц. Однако, единственный способ, который позволит определить присутствие аксионов, основан на взаимодействии этих частиц с сильными магнитными полями, подобными полям нейтронных звезд-магнетаров.
Ученые считают, что аксионы могут формироваться в огромных количествах в центральных областях нейтронных звезд и распространяться наружу, где, выходя за пределы звезды, они превращаются в фотоны под воздействием магнитного поля. Так, как в аксионах заключено достаточно большое количество энергии, то получившиеся из них фотоны будут находиться в диапазоне высокоэнергетического рентгена, что и наблюдалось в районе нейтронных звезд скопления "Великолепной семерки".
"Пока мы не утверждаем, что мы открыли аксионы, но мы говорим о том, что лишние рентгеновские фотоны могут указывать на эти гипотетические частицы" - пишут исследователи, - "И самым захватывающим является то, что все наблюдаемое нами полностью укладывается в рамки существующих теорий".
Интересен тот факт, что астрономы уже использовали подобную интерпретацию теории об аксионах и безуспешно пытались найти эти частицы путем поисков соответствующих сигналов от нейтронных звезд и рентгеновских аномалий в скоплениях галактик.
Как уже упоминалось выше, если аксионы существуют на самом деле, они могут стать не только объяснением темной материи, но и ряда других фундаментальных вопросов, включая теорию суперструн и несоответствие количества материи и антиматерии во Вселенной. Однако, если наблюдаемые учеными излишки рентгеновского излучения не будут объяснены с точки зрения существования аксионов, возникнет ряд новых вопросов, некоторые из которых выйдут за пределы существующей Стандартной модели физики элементарных частиц, намекая на существование "совершенно иной области физики".
И для того, чтобы попытаться расставить все точки над "i", ученые займутся исследованиями белых карликовых звезд, природа которых кардинально отличается от природы нейтронных звезд, и в излучении от которых вообще не должно содержаться высокоэнергетического рентгена.