Являются ли пульсары ключом к поиску темной материи?
Новая статья в Physical Review Letters предполагает, что если темная материя состоит из аксионов, мы могли бы увидеть их остаточное свечение вблизи пульсаров.
В то время как наиболее популярными частицами-кандидатами на роль темной материи являются слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMP), другим популярным вариантом является гипотетический аксион. Аксионы изначально предлагались не для решения проблемы темной материи, а скорее для решения некоторых тонкостей в физике элементарных частиц.
Согласно теории, аксионы — это маломассивные, незаряженные частицы, которые не будут сильно взаимодействовать с обычной материей или светом. Аксионы могут распадаться на фотоны, но излучаемый свет был бы настолько рассеянным и слабым, что мы не смогли бы его обнаружить.
Это новое исследование предлагает способ, которым мы могли бы обнаружить остаточное свечение аксионов. Если они существуют, аксионы могли бы образовываться в чрезвычайно сильных магнитных полях, таких как те, что окружают нейтронные звезды и черные дыры. Самые сильные электромагнитные поля находятся вокруг пульсаров, так что это было бы лучшим местом для поиска. Пульсары — это нейтронные звезды, которые генерируют мощные потоки энергии из своих магнитных полюсов. Полярные области также производили бы огромное количество аксионов, некоторые из которых распадались бы на свет. Таким образом, теоретически свет пульсара должен содержать свет распада аксиона.
Авторы использовали базовую модель, чтобы оценить количество света, которое будет генерироваться при распаде аксиона, и каков будет спектр этого света. Затем они смоделировали, как этот избыток будет проявляться в радиовспышках мощных пульсаров. Затем они сравнили свою модель с наблюдениями 27 близлежащих пульсаров, чтобы увидеть, смогут ли они обнаружить избыток радиоизлучения, который доказал бы распад аксиона.
К сожалению, команда не обнаружила никаких свидетельств существования аксионов. Основываясь на своих наблюдениях, исследователи смогли ограничить массу аксионов (если они действительно существуют). Исходя из полученных данных, аксионы могут быть не легче 10-8 электрон-вольт и не тяжелее 10-5 электрон-вольт.
