Учені стверджують, що вибух наднової може допомогти розкрити таємницю темної матерії. Головне – встигнути зафіксувати гамма-випромінювання в перші секунди після космічної події.
Темну матерію, що становить 85% маси Всесвіту, вчені намагаються знайти десятиліттями. Вони вважають, що її основою служать гіпотетичні частинки – аксіони. Нове дослідження, опубліковане в журналі Physical Review Letters, стверджує, що вибух наднової недалеко від Землі може допомогти виявити аксіони, якщо вдасться зафіксувати гамма-випромінювання в перші секунди після вибуху.
Що таке аксіони і як вони пов’язані з темною матерією
Темна матерія залишається однією з найбільших загадок сучасної фізики. Аксіони, потенційні носії цієї матерії, є ультралегкими частинками. Особливо увагу вчених привертають аксіони КХД – частинки, назва яких пов’язана з квантовою хромодинамікою, що описує сильну взаємодію, одну з головних сил у Всесвіті.
Теоретично аксіони КХД можуть перетворюватися на електромагнітні хвилі (фотони) під впливом сильного магнітного поля. Найпотужніші магнітні поля створюють нейтронні зірки – залишки масивних зірок, які завершили свій життєвий цикл вибухом наднової.
Як вибух наднової допоможе знайти аксіони
Симуляції показують, що в перші 10 секунд перетворення масивної зірки на нейтронну зірку формується велика кількість аксіонів. Ці частинки, потрапляючи в сильне магнітне поле, створюють гамма-випромінювання. Якщо астрономи зафіксують таке випромінювання, вони зможуть підтвердити існування аксіонів і навіть визначити їхню масу.
Але шанси на успіх залежать від двох чинників. По-перше, вибух наднової має статися в межах Чумацького Шляху або найближчих до нього галактик, щоб випромінювання виявилося досить яскравим. По-друге, вченим необхідні потужні телескопи для аналізу даних.
Проблеми та перспективи
Наднові вибухають рідко – один раз на кілька десятиліть. Якщо така подія відбудеться найближчим часом, а необхідні інструменти не будуть готові, вченим доведеться чекати десятиліття до наступного шансу.
Поки що найбільші надії покладають на космічний телескоп Fermi, який може зафіксувати гамма-випромінювання від наднової. Однак розробка нових телескопів залишається пріоритетом, щоб встигнути до наступного “зоряного” шансу розгадати таємницю темної матерії.
Момент істини для вчених може настати в будь-який день, адже вибух наднової, придатної для таких досліджень, теоретично може статися навіть завтра.
Результати дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters.