Вчені спробували побачити темну матерію у світлі пульсарів
Аксіонна модель - один з можливих варіантів відповіді на головну загадку чорної матерії про те, що вона така і яка її природа. Команда астрофізиків з різних країн припустила, що якщо темна матерія і справді складається з аксіонів, то свідченням цього має бути слабке додаткове світіння пульсуючих зірок. Вчені розробили теоретичну базу, а потім експериментально перевірили свою модель на найближчих до Землі 27 пульсарах.
Не менше 85% всього, що є у Всесвіті – речовини та енергії – вчені називають «темним», вказуючи на його головну особливість – недоступність прямому спостереженню. Проте астрофізики не залишають спроб розглянути темну матерію або принаймні зафіксувати її присутність безпосередньо, а не через гравітаційні ефекти. І, звичайно, прагнуть зрозуміти, що вона таке.
Одне ясно — темна матерія не може бути тією самою речовиною, з якої складаються зірки, планети і ми самі. Інакше вона поводилася б так само, як звичайна матерія. Тому вчені шукають щось нове — тип частинок, які ніхто поки що не виявив і які, швидше за все, дуже слабо взаємодіють із вже відомими нам типами частинок. Наприклад, темною матерією можуть бути аксіони, гіпотетичні частки, вперше запропоновані у 1970-х.
Багато років вчені намагалися знайти спосіб довести чи спростувати аксіонну гіпотезу темної матерії. Нещодавно міжнародна команда запропонувала оригінальне рішення: якщо припущення про аксіонну природу темної матерії є вірним, деякі з цих частинок повинні перетворюватися на світ у присутності сильних електромагнітних полів. А якщо є світло, його можна побачити.
Найзручніше спробувати виявити цей ефект у найбільш сильних електромагнітних полях у Всесвіті — біля нейтронних зірок, що обертаються, або пульсарів, пише Phys.org. Це щільні об'єкти з масою приблизно як у Сонця, але в 100 000 разів меншим радіусом — близько 10 км. Вони дуже швидко обертаються, випромінюючи в радіодіапазоні та висвітлюючи величезні простори.
На думку авторів, пульсари є не тільки маяками, а й вкрай ефективними фабриками з виробництва аксіонів. Щосекундно середній пульсар створює 50-значну кількість аксіонів. Через сильне електромагнітне поле навколо пульсарів частина цих частинок перетворюється на світло. Так що варто лише ретельно вдивитися в пульсари, і таємниця темної матерії може бути розкрита.
Щоправда, все, як завжди, не так просто. Світло аксіонів легко не помітити у яскравому світінні пульсара. Потрібно добре зрозуміти, як виглядав би пульсар без цього світла, щоб виявити різницю. Саме це і зробили автори дослідження, вчені з Нідерландів, Португалії та США. Вони розробили докладну теоретичну базу, що дозволяє зрозуміти, як з'являються аксіони, як уникають тяжіння нейтронної зірки і як перетворюються на низькоенергетичне випромінювання.
Гіпотеза було перевірено практично. Дані розрахунків та моделювання порівняли з даними спостереження 27 найближчих до Землі пульсарів. На жаль, відповідь виявилася негативною. Виявити світло аксіонів не вдалося. Темна матерія продовжує зберігати свої секрети.
Невдача не означає, що гіпотеза вчених не вірна. Аксіонна модель залишається одним із найімовірніших пояснень природи темної матерії. Однак інструмент її перевірки виявився неспроможним. Потрібно знайти інший спосіб перевірки.
Всесвіт повний гравітаційного випромінювання — вкрай низькочастотного гуркоту, який ритмічно розтягує і стискає тканину простору-часу разом із матерією, що міститься в ній. Такого висновку дійшли кілька груп учених з різних країн, які одночасно опублікували статті, в яких вони описали понад 15 років спостережень за пульсарами Чумацького Шляху. Одна із груп виявила свідчення того, що на точний ритм цих пульсарів впливає коливання гравітаційних хвиль.