Новые догадки о природе темного вещества

Недавнее исследование, проведенное учеными Университета Гранады (Испания), содержит в себе новые догадки о природе загадочного темного вещества. Гравитационный эффект, как непрямое доказательство его существования, показывает, что оно составляет более 80% космоса.

В статье, опубликованной журналом «Записки Физического Обзора» (Physical Review Letters), Адриан Айяла вместе с Инмакуладой Домингез установили пределы свойств одной из частиц, из которой с большой долей вероятности может состоять темная материя. Название этой частицы – аксион.

Айяла и Домингез сотрудничают с Маурицио Джианнотти (Университет Берри, США), Алессандро Мирицци (лаборатория «DESY», Германия) и Оскаром Страньеро (Национальный Институт Астрофизики, Италия). Все эти ученые являются членами исследовательской группы под названием «Эволюция Звезд и Нуклеосинтез». Данный проект использует звезды в качестве лабораторий для проведения исследований в области физики частиц. Благодаря высокой температуре внутри звезд фотоны могут превращаться в аксионы и вырываться наружу, перенося с собой энергию.

Потеря энергии может иметь последствия (заметные или незаметные) на некоторых этапах эволюции светил, говорит Айяла. В данном исследовании дается описание многочисленных компьютерных симуляций развития звезд, начиная от их рождения и заканчивая потерей всех запасов водорода (первый этап) и гелия внутренней части (второй этап, включающий процессы производства аксионов).

Результаты дают возможность предположить, что эмиссии аксионов могут существенно сократить время центрального сгорания гелия (фаза так называемой горизонтальной ветви звезды). Энергия, уведенная аксионами, компенсируется ядерным горением, которое становится причиной более быстрого потребления гелия.

В данном случае, как объясняют исследователи, высокий уровень эмиссии аксионов говорит о быстрой фазе горизонтальной ветви звезды. Наблюдения за звездами на этом этапе вести чрезвычайно сложно.

Максимальный уровень эмиссии аксионов

Высокое качество наблюдений за глобулярными скоплениями звезд позволяет сравнить данные об объектах на этапе горизонтальной ветви с объектами в других эволюционных фазах (например, фазе под названием ветви красного гиганта) и оценить максимальный уровень эмиссии аксионов.

Производство аксионов зависит от постоянной величины контакта аксиона с фотоном. Исследователи определили максимальное значение этой константы, оказавшейся более ограничивающей (в сравнении с результатами экспериментальной работы и теоретическими предположениями).

Авторы исследовательской работы отмечают, что точность их расчетов постоянной величины во многом зависит от точности оценки объемов гелия в звездах глобулярных скоплений.