Излучение мёртвых звёзд может быть сигналом от тёмной материи

Загадочные рентгеновские лучи могут быть сигналом от тёмной материи.

Загадочные рентгеновские лучи могут быть сигналом от тёмной материи.
Иллюстрация ESA/XMM-Newton.

В недрах нейтронных звёзд могут рождаться таинственные частицы, составляющие тёмную материю. И, возможно, астрономы наблюдают признаки этого процесса прямо сейчас. Речь идёт о загадочном рентгеновском излучении некоторых нейтронных звёзд.

Эта интригующая гипотеза предложена в научной статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.

Вести.Ru подробно рассказывали о том, что такое тёмная материя и почему большинство специалистов считает, что она состоит из ещё не открытых частиц. Одними из самых перспективных кандидатов на эту роль считаются аксионы – гипотетические лёгкие частицы без электрического заряда. Учёные относятся к "аксионной" версии природы тёмной материи настолько серьёзно, что готовы построить и запустить большой и дорогой детектор этих частиц.

Между тем подобные "детекторы", возможно, уже созданы самой природой. Это нейтронные звёзды. По расчётам авторов новой статьи, аксионы могут рождаться в недрах этих экзотических объектов.

Эти частицы так слабо взаимодействуют с материей, что новорождённый аксион беспрепятственно пролетит сквозь толщу нейтронной звезды, несмотря на её чудовищную плотность (сотни миллионов тонн в кубическом сантиметре). Однако у поверхности небесного тела беглеца будет поджидать мощнейшее магнитное поле, ведь нейтронные звёзды – самые сильные магниты во Вселенной. В магнитном поле аксион исчезнет, испустив в качественно последнего привета квант рентгеновского излучения.

Подчеркнём: гипотетические аксионы, рождённые в недрах нейтронных звёзд, не пополняют собой тёмную материю. Но если мы "увидим" рождение аксионов в нейтронных звёздах, можно будет считать доказанным фактом, что аксионы вообще существуют во Вселенной, а не только в головах теоретиков. А если так, то и тёмная материя вполне может состоять из них.

Но как схватить за хвост аксионы, рождающиеся в нейтронных звёздах? Как уже упоминалось, они превращаются в своего рода слабые вспышки рентгеновских лучей. И, возможно, астрономы уже сейчас наблюдают такое излучение. Оно исходит от так называемой великолепной семёрки. Это семь нейтронных звёзд, расположенных в пределах 1600 световых лет от Земли (что по галактическим меркам довольно близко).

Считается, что эти семь тел, в отличие от многих других нейтронных звёзд, испускают только тепловое излучение, как раскалённая сковорода. Другими словами, они излучают лишь потому, что очень горячие. С учётом их температуры, размера и чувствительности земных телескопов наблюдатели должны видеть только ультрафиолетовое и мягкое рентгеновское излучение великолепной семёрки.

Однако орбитальные обсерватории фиксируют и исходящие от них жёсткие рентгеновские лучи. До сих пор непонятно, откуда они берутся. Новая дерзкая гипотеза объясняет: источник этого излучения – аксионы, родившиеся в недрах нейтронных звёзд. Авторы провели расчёты и заключили, что такая модель согласуется со всеми наблюдательными данными.

Впрочем, пока это лишь теория, а не доказанный факт. Может быть, дело вовсе не в аксионах.

"Мы не утверждаем, что открыли аксионы, но мы говорим, что [происхождение] дополнительных рентгеновских фотонов можно объяснить с помощью аксионов", – объясняет соавтор статьи Рэймонд Ко (Raymond Co) из Мичиганского университета.

Исследователи предложили способ проверить свою гипотезу. Для этого нужно поискать жёсткое рентгеновское излучение от мёртвых звёзд другого типа – белых карликов. Если новая модель верна, то рождение аксионов и превращение их в рентгеновские лучи должно идти в белых карликах примерно так же, как и в нейтронных звёздах.

К слову, астрономы не впервые связывают загадочное рентгеновское излучение с тёмной материей. А ещё Вести.Ru ранее рассказывали о поиске гипотетических аксионных "звёзд".