Астрофизики Калифорнийского университета в Беркли раскрыли способ обнаружения темной материи в виде гипотетической частицы — аксиона. Исследователи утверждают, что такие частицы могут быть зафиксированы в случае вспышки сверхновой в нашей галактике. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.
Легкая частица аксион является основным кандидатом на роль темной материи. Считается, что аксионы могли бы возникать в процессе коллапса массивной звезды, превращающейся в нейтронную звезду. В течение первых десяти секунд после этого события аксионы могут излучать гамма-лучи в условиях сильного магнитного поля звезды. Ученые полагают, что если такая сверхновая взорвется поблизости, гамма-телескопы смогут зафиксировать характерные всплески.
Сверхновые, такие как 1987A, служат примером того, как можно использовать гамма-телескопы для поиска аксионов. Ученые указывают, что в случае обнаружения характерных гамма-всплесков можно будет определить массу аксионов с высокой точностью. Ожидается, что масса КХД-аксиона, одного из возможных кандидатов, может составлять около 50 микроэлектронвольт, что в 10 миллиардов раз легче электрона.
Суперкомпьютерное моделирование показало, что аксионы, генерируемые внутри нейтронной звезды, могут эффективно преобразовываться в гамма-лучи в сильном магнитном поле звезды. Этот процесс позволяет выявить сигнал, который можно отличить от воздействия обычной материи. Современные гамма-телескопы, такие как Fermi Gamma-ray Space Telescope, уже сегодня способны фиксировать эти гамма-всплески, если они произойдут в нашей галактике.
Ученые подчеркивают, что обнаружение аксионов позволит радикально изменить представления о природе темной материи и возможно пересмотреть текущие подходы к ее поискам. Однако существует вероятность, что вспышка сверхновой, способная подтвердить гипотезу, произойдет только через десятилетия. Поэтому исследователи настаивают на необходимости запуска новых гамма-телескопов, которые смогут круглосуточно наблюдать все небо и уловить момент вспышки.