Ученые утверждают, что взрыв сверхновой может помочь раскрыть тайну темной материи. Главное — успеть зафиксировать гамма-излучение в первые секунды после космического события.
Темную материю, составляющую 85% массы Вселенной, ученые пытаются найти десятилетиями. Они считают, что ее основой служат гипотетические частицы — аксионы. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review Letters, утверждает, что взрыв сверхновой недалеко от Земли может помочь обнаружить аксионы, если удастся зафиксировать гамма-излучение в первые секунды после взрыва.
Что такое аксионы и как они связаны с темной материей
Темная материя остается одной из самых больших загадок современной физики. Аксионы, потенциальные носители этой материи, являются ультралегкими частицами. Особенно внимание ученых привлекают аксионы КХД — частицы, название которых связано с квантовой хромодинамикой, описывающей сильное взаимодействие, одну из главных сил во Вселенной.
Теоретически аксионы КХД могут превращаться в электромагнитные волны (фотоны) под воздействием сильного магнитного поля. Наиболее мощные магнитные поля создают нейтронные звезды — остатки массивных звезд, которые завершили свой жизненный цикл взрывом сверхновой.
Как взрыв сверхновой поможет найти аксионы
Симуляции показывают, что в первые 10 секунд превращения массивной звезды в нейтронную звезду формируется большое количество аксионов. Эти частицы, попадая в сильное магнитное поле, создают гамма-излучение. Если астрономы зафиксируют такое излучение, они смогут подтвердить существование аксионов и даже определить их массу.
Но шансы на успех зависят от двух факторов. Во-первых, взрыв сверхновой должен произойти в пределах Млечного Пути или ближайших к нему галактик, чтобы излучение оказалось достаточно ярким. Во-вторых, ученым необходимы мощные телескопы для анализа данных.
Проблемы и перспективы
Сверхновые взрываются редко — один раз в несколько десятилетий. Если такое событие произойдет в ближайшее время, а необходимые инструменты не будут готовы, ученым придется ждать десятилетия до следующего шанса.
Пока что наибольшие надежды возлагают на космический телескоп Fermi, который может зафиксировать гамма-излучение от сверхновой. Однако разработка новых телескопов остается приоритетом, чтобы успеть к следующему «звездному» шансу разгадать тайну темной материи.
Момент истины для ученых может наступить в любой день, ведь взрыв сверхновой, подходящей для таких исследований, теоретически может произойти даже завтра.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
