Согласно новому исследованию группы физиков-теоретиков, высокоэнергетическое рентгеновское излучение, исходящее от группы нейтронных звезд, может быть вызвано аксионами — гипотетической элементарной частицей, которая в настоящее время является одним из главных кандидатов на роль темной материи.
Команда ученых, возглавляемая физиком Лаборатории физики Беркли Бенджамином Сафди, обнаружила, что ряд нейтронных звезд, прозванных «Великолепной семеркой», может предоставить ученым перспективный способ проверить наличие этих теоретических частиц.
Нейтронные звезды — это коллапсирующие остатки крупных звезд, свечение которых обычно наблюдается при рентгеновских наблюдениях в результате попадания в них материи.
Между тем, эти семь нейтронных звезд являются источником необъяснимого избыточного рентгеновского излучения — но в то же время их нельзя классифицировать как пульсары, которые представляют собой вращающиеся нейтронные звезды, испускающие излучение с регулярным интервалом. Другими словами, если бы это были пульсары, можно было бы объяснить избыточное излучение.
Проводившие исследование ученые утверждают, что если бы нейтронные звезды были пульсарами, наблюдаемое рентгеновское излучение было бы заглушено другими сигналами. Вместо этого они все равно излучают избыточные рентгеновские сигналы, что озадачивает ученых.
Вот почему Сафди полагает, что может быть другое объяснение, в котором нельзя применить существующие методы.
«Мы уверены, что это избыточное излучение существует, и уверены, что в этом есть что-то новое, — говорится в заявлении Сафди. — Если бы мы были на 100% уверены, что наблюдаем новую частицу, это было бы огромное достижение. Это стало бы революцией в физике».
Вполне возможно, говорит он, что аксионы могут быть причиной этого избыточного рентгеновского излучения. Аксионы — это гипотетические элементарные частицы, которые были впервые постулированы в 1977 году, и многие ученые считают их кандидатами на роль темной материи.
Считается, что темная материя составляет 85 процентов вещества во Вселенной, но ученым пока не удалось наблюдать ее напрямую. Темная материя не взаимодействует с окружающей материей, что чрезвычайно затрудняет ее обнаружение.
«Мы не утверждаем, что открыли аксионы, но говорим, что дополнительные рентгеновские фотоны можно объяснить наличием аксионов», — сказал участник исследования, ученый из Университета Миннесоты Раймонд Ко.
«Это захватывающее открытие избытка рентгеновских фотонов, и это захватывающая возможность объяснения, которая вполне согласуется с нашей интерпретацией аксионов», — добавил он.
Если аксионы существуют, то они, вероятно, ведут себя как нейтрино, одна из самых распространенных субатомных частиц во Вселенной, которая очень слабо взаимодействуют с другими частицами.
Теория гласит, что нейтронные звезды могут быть заполнены аксионами, которые технически могут выходить за пределы этих звезд, и в этот момент за счет воздействия чрезвычайно сильных магнитных полей они превращаются в свет.
В настоящее время команда ученых изучает белые карлики, остатки звездного ядра, образовавшиеся в результате коллапса маломассивных звезд, в поисках доказательств существования аксионов.
«Если мы увидим избыток рентгеновского излучения и там, то это станет довольно убедительным доказательством», — заключил Сафди.