Поиски тёмной материи, составляющей 85% от общей массы Вселенной, возможно, приближаются к завершению благодаря вероятности обнаружения гамма-излучения от близкой сверхновой. Основным претендентом на роль тёмной материи является аксион — лёгкая субатомная частица, активно исследуемая учёными по всему миру.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли полагают, что аксионы могут быть обнаружены в течение нескольких секунд после детекции гамма-излучения, испущенного сверхновой. В момент коллапса ядра массивной звезды в нейтронную звезду аксионы, если они существуют, должны образовываться в большом количестве в первые 10 секунд. Эти аксионы высвобождаются и могут преобразоваться в гамма-лучи высокой энергии в мощном магнитном поле звезды.
Шанс выявить аксионы увеличивается, если единственный работающий на орбите гамма-телескоп, Fermi Gamma-ray Space Telescope, окажется направлен на сверхновую в момент её взрыва. Тем не менее, шанс успеха составляет всего примерно 1 из 10.
Единственное обнаружение гамма-лучей могло бы позволить точно оценить массу аксиона, в частности так называемого аксиона КХД, в широком диапазоне теоретических величин. Если же обнаружения не произойдёт, то будет исключён обширный диапазон потенциальных масс данной частицы, что может сделать многие текущие исследования тёмной материи неактуальными.
Ограничение заключается в том, что для достаточной яркости гамма-лучей, на которую может среагировать телескоп, сверхновая должна быть расположена в нашей галактике или в одной из её спутниковых галактик. Всплески таких событий происходят лишь раз в несколько десятилетий. Последний из них случился в 1987 году в Большом Магеллановом Облаке, одном из спутников Млечного Пути. На тот момент Solar Maximum Mission, первый гамма-телескоп, был направлен на место вспышки, однако его мощностей не хватило для обнаружения предполагаемой интенсивности гамма-излучения.
«Если бы мы смогли наблюдать супервспышку, аналогичную сверхновой 1987A, посредством современного гамма-телескопа, то у нас была бы возможность зафиксировать или исключить существование аксиона КХД на значительном пространстве его параметров. Это произошло бы за считанные 10 секунд», — отметил Бенджамин Сафди, доцент кафедры физики Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор работы, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Учёные выражают беспокойство, что если на горизонте очередной вспышки сверхновой произойдёт давно ожидаемое событие, мы можем быть не готовы поймать гамма-излучение, созданное аксионами. Они предлагают развёртывание нескольких гамма-телескопов, обеспечивающих круглосуточное наблюдение всей небесной сферы, чтобы не упустить ни один всплеск гамма-лучей. Эта инициатива предположительно уже получила название GALactic AXion Instrument for Supernova, или GALAXIS.
«Быть свидетелями взрыва сверхновой завтра и потерять шанс обнаружить аксион было бы огромной утратой — такой возможности может не представиться ещё целые 50 лет», — добавил Сафди.
Источник: iXBT
