Ученые нашли новый способ обнаружить тёмную материю в невидимых облаках нейтронных звезд

Физики из университетов Амстердама, Принстона и Оксфорда предположили, что легчайшие частицы — аксионы — могут образовывать облака вокруг нейтронных звезд. Эти частицы могли бы стать ключом к пониманию тёмной материи, существование которой пока лишь теоретически предполагается. При этом, наблюдение аксионов может быть не таким сложным, как считалось ранее.

Исследование было опубликовано в журнале Physical Review X и является продолжением работы, посвящённой изучению аксионов в контексте нейтронных звезд. В то время как в предыдущих исследованиях рассматривались аксионы, покидающие звезды, новое исследование сосредоточено на тех частицах, которые остаются захваченными гравитацией звезды и формируют облака, потенциально видимые в наших телескопах.

Аксионы — это гипотетические частицы, впервые предложенные в 1970-х годах для решения определённых проблем в физике. Несмотря на свою легкость, они могут играть важную роль в объяснении тёмной материи — загадочной субстанции, которая, как предполагается, составляет около 85% материи Вселенной, но её до сих пор не удавалось обнаружить напрямую.

Аксионы интересны физикам потому, что они могут преобразовываться в фотоны — частицы света — под воздействием сильных электрических и магнитных полей. Нейтронные звёзды, обладающие экстремально мощными магнитными полями, могут служить идеальной средой для формирования больших скоплений аксионов, создавая условия для их наблюдения.

Исследователи обратили внимание на нейтронные звезды — одни из самых плотных объектов во Вселенной. Их гравитация настолько сильна, что даже аксионы, обладающие чрезвычайно малой массой, могут быть захвачены и формировать плотные облака вокруг звезды. Со временем эти облака могут становиться настолько плотными, что их излучение станет заметным для астрономов.

Согласно новому исследованию, такие облака могут существовать вокруг большинства нейтронных звезд, создавая мощные сигналы, которые потенциально могут быть обнаружены с помощью радиотелескопов. Эти сигналы могут возникать как в виде постоянного излучения в течение жизни звезды, так и в виде вспышек света, когда звезда завершает свою активную фазу.

Хотя пока аксионные облака не были зафиксированы, новые результаты позволяют более точно определить, что именно искать. Это открывает новые направления исследований, включая моделирование поведения аксионных облаков и их влияние на нейтронные звезды. Важным направлением также является изучение таких облаков в системах двойных звёзд, где нейтронная звезда может взаимодействовать с другой звездой или чёрной дырой.

Таким образом, данное исследование является важным шагом в изучении аксионов и их возможной связи с тёмной материей, открывая новые возможности для наблюдений и теоретических разработок.