Астрономы применили современные методы моделирования и анализа к каталогу белых карликов Gaia DR3, охватывающему объекты на расстоянии до 100 парсек, чтобы проверить существование аксионов — гипотетических частиц, предсказанных расширениями Стандартной модели.
Если аксионы существуют, то они должны ускорять охлаждение белых карликов, что отражается в функции их светимости (WDLF). Для изучения этого эффекта команда построила синтетические популяции белых карликов с помощью метода Монте-Карло, учитывая современные представления о физике звёзд и реальные наблюдательные данные телескопа Gaia.
Впервые удалось показать, что для самых ярких белых карликов функция светимости практически не зависит от истории звездообразования. Это означает, что именно эта часть выборки является наиболее надёжной для поиска новых частиц.
Статистический анализ не выявил признаков дополнительного охлаждения, что позволило установить верхний предел на константу связи аксион-электрон: gae-13 (верхний предел того, насколько сильно аксион может взаимодействовать с электронами) с 95% доверительным уровнем. Это одна из самых строгих оценок, полученных на сегодняшний день, она уточняет предыдущие ограничения, сделанные по менее полным каталогам.
Работа демонстрирует большой потенциал астрономических наблюдений для поиска физики за пределами Стандартной модели и подчёркивает значение точных каталогов, таких как Gaia, для фундаментальных исследований. Методы и ограничения, полученные в этом исследовании, станут ценным инструментом для будущих поисков аксионов и других гипотетических частиц в звёздных популяциях.