Бетельгейзе может быть фабрикой темной материи

Глубоко в своем обжигающем горячем животе гигантская красная звезда Бетельгейзе могла производить тонны гипотетических частиц темной материи, называемых аксионами, которые, если они существуют, испустили бы контрольный сигнал. Недавние поиски такого соблазнительного излучения не увенчались успехом, но помогли физикам установить новые ограничения на свойства предполагаемого аксиона.

Яркая красная точка в созвездии Ориона - Бетельгейзе - хорошо изученная звезда. Она космологически близка и находится всего в 520 световых годах от Земли, и в прошлом году она попала в заголовки газет, когда она начала таинственно тускнеть, что заставило некоторых исследователей поверить, что она может готовиться к взрыву как сверхновая.

По словам ученых, поскольку это такая большая и горячая звезда, Бетельгейзе также может быть идеальным местом для поиска аксионов. Эти предполагаемые частицы могут иметь, возможно, одну миллионную или даже миллиардную массу электрона и являются идеальными кандидатами на создание темной материи, таинственной субстанции, значительно превосходящей обычную материю во Вселенной, но природа которой все еще в значительной степени не определена.

Как темная материя, аксионы не должны сильно взаимодействовать со светящимися частицами, но согласно некоторым теориям существует небольшая вероятность того, что фотоны или световые частицы могут конвертироваться туда и обратно в аксионы в присутствии сильного магнитного поля, Мэнцзяо Сяо, физик из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже, сказал Live Science.

Термоядерное ядро ​​звезды - хорошее место для обнаружения большого количества фотонов и магнетизма, и Бетельгейзе, масса которого в 20 раз превышает массу Солнца, вполне может быть "тем, что мы называем фабрикой аксионов", - сказал он.

Если аксионы производятся в этой экстремальной среде, они должны иметь возможность вырваться наружу и устремиться к Земле в больших количествах. По словам Сяо, взаимодействуя с естественным магнитным полем галактики Млечный Путь, эти аксионы могут быть преобразованы обратно в фотоны в рентгеновской части электромагнитного спектра.

Он добавил, что как пожилая звезда Бетельгейзе находится на той стадии жизни, когда она не должна излучать много рентгеновского света, поэтому любое такое излучение, обнаруженное от нее, может указывать на присутствие аксионов.

Сяо и его коллеги использовали космический ядерно-спектроскопический телескоп NASA (NuSTAR) для поиска рентгеновской сигнатуры, исходящей от Бетельгейзе, хотя они не увидели ничего, кроме того, что ожидалось от обычных астрофизических процессов, таких как небольшое количество рентгеновских лучей, которые Бетегейз делает. Их выводы, которые Сяо представит 20 апреля на апрельской встрече Американского физического общества, предполагают, что вероятность взаимодействия фотонов и аксионов как минимум в три раза ниже, чем считалось ранее.

По словам Джошуа Фостера, физика из Массачусетского технологического института, который не принимал участия в работе, но принимал участие в поиске аксионов, исходящих из звездные скопления около центра нашей галактики. Но команда работала трудно определить их неопределенности и помогли поставить новые ограничения на потенциальных свойств Аксион, в Фостер сказал Живая наука.

Даже если бы исследователи увидели неожиданные рентгеновские лучи, исходящие от звезды, это не обязательно указывало бы на то, что аксионы реальны. По словам Фостера, ученым все равно придется исключить многие объяснения сигнала, не связанные с темной материей, прежде чем обращаться к новой физике.

Но возможно, что аксионы, если они когда-нибудь будут обнаружены, могут помочь астрономам лучше понять Бетельгейзе, сказал Сяо. Если бы свойства частиц были известны, телескопы, обученные на Бетельгейзе, могли бы, наконец, уловить их сигнал, давая представление о процессах, происходящих в ее животе, и позволяя исследователям рассчитать, когда она действительно взорвется, добавил он.