Загадочная частица может объяснить экстремальные рентгеновские лучи, исходящие от звезд «Великолепной семерки»
На расстоянии более 400 световых лет от Земли находится скопление молодых нейтронных звезд, слишком горячих для своего возраста. Эти звезды, известные как «Великолепная семерка», излучают поток сверхвысоких энергий рентгеновских лучей, которые ученые не смогли объяснить.
Теперь ученые предложили возможного виновника: аксионы, теоретические частицы, которые превращаются в легкие частицы, когда они находятся в присутствии магнитного поля.
В новом исследовании, опубликованном 12 января в журнале Письма с физическими проверками Физик из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Бенджамин Сафди и его коллеги использовали суперкомпьютеры, чтобы смоделировать идею о том, что аксионы, произведенные внутри звезд, могут преобразовываться в рентгеновские лучи в магнитных полях за пределами звезд. Аксионы никогда не наблюдались напрямую, но впервые предположили, что они существуют в 1970-х годах. Сафди сказал, что еще слишком рано говорить наверняка, существуют ли аксионы или они являются истинными виновниками странных рентгеновских лучей, но исследователи надеются, что новое компьютерное моделирование может указать на что-то за пределами Стандартной модели физики, которая описывает известные субатомные частицы.
«Мы уверены, что [X-ray] избыток существует и очень уверен, что есть что-то новое среди этого избытка «, Сафди сказано в заявлении. «Если бы мы были на 100% уверены, что то, что мы видим, — это новая частица, это было бы огромно. Это было бы революцией в физике».
Таинственные рентгеновские лучи
Учитывая их возраст и тип, Великолепная семерка должна излучать только рентгеновские лучи низкой энергии и ультрафиолетовый свет. Но астрономы наблюдали то, что они не могут объяснить: высокоэнергетические рентгеновские лучи, исходящие от звезд. Нейтронные звезды — это остатки гигантских звезд, которые исчерпали свое топливо и рухнули; один тип нейтронных звезд, называемый пульсар, испускает излучения в электромагнитном спектре, включая высокоэнергетические рентгеновские лучи. Но Великолепная семерка — это не пульсары.
Ученые также искали за скоплением нейтронных звезд другие объекты, которые могли испускать загадочные рентгеновские лучи, но ни телескоп XMM-Newton Европейского космического агентства, ни рентгеновский телескоп NASA Chandra не обнаружили ничего, что могло бы быть виновником.
Аксионы также предлагались как решение загадки. Но могут ли аксионы действительно образовываться внутри нейтронной звезды? Чтобы выяснить это, Сафди и его коллеги обратились к суперкомпьютерам Мичиганского университета и Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.
«При этом потребовалось много обработки и анализа данных, — сказал Сафди. «Вы должны смоделировать внутреннюю часть нейтронной звезды, чтобы предсказать, сколько аксионов должно образоваться внутри этой звезды».
Неуловимые аксионы
Аксион, если он существует, представляет собой элементарную частицу с очень малой массой. Аксионы могут быть компонентом темной материи, ненаблюдаемого вещества, которое, судя по гравитационным эффектам, составляет более четверти массы Вселенной.
Сафди и его команда обнаружили, что аксионы могут работать во многом как нейтрино, еще одна чрезвычайно легкая субатомная частица, существование которой было доказано. Нейтрино образуются внутри нейтронных звезд, когда нейтроны сталкиваются друг с другом; Аксионы могут быть произведены таким же образом.
Учитывая их малую массу и слабое взаимодействие с другим веществом, аксионы могут легко покинуть ядра нейтронных звезд и улететь в космос. Нейтронные звезды окружают чрезвычайно сильные магнитные поля. В присутствии этих полей аксионы преобразуются в фотоны или легкие частицы. Двигаясь на длинах волн короче видимого света, эти световые частицы будут регистрироваться астрономическими приборами как рентгеновские лучи высокой энергии.
«Мы еще не утверждаем, что сделали открытие аксиона, но мы говорим, что дополнительные рентгеновские фотоны могут быть объяснены аксионами», — сотрудничал Реймонд Ко, научный сотрудник Университета Миннесоты. Об исследовании говорится в сообщении. «Это захватывающее открытие избытка рентгеновских фотонов, и это захватывающая возможность, которая уже согласуется с нашей интерпретацией аксионов».
Следующим шагом, по словам Сафди, будет поиск аксионов в белых карликах, другом наборе звезд, которые не должны излучать рентгеновские лучи.
«Становится довольно убедительным, что это что-то выходит за рамки Стандартной модели, если мы видим и там избыток рентгеновского излучения», — сказал он.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
Похожие статьи
ДРУГИЕ НОВОСТИ
