Egy közeli galaxis szupernóvája segíthet leleplezni a sötét anyagot

A tudósok egy izgalmas kísérletet javasolnak a sötét anyag természetének feltárására, amely az axionnak nevezett elméleti részecske felfedezésére összpontosít.

A terv alapja, hogy gamma-sugarakat észleljenek, amelyek akkor keletkeznek, amikor az axionok erős mágneses tereken haladnak át egy szupernóva robbanása során. Azonban a kísérlet sikere ritka és közeli szupernóva-robbanástól függ, miközben egy gamma-sugarakat érzékelő távcsőnek éppen a megfelelő irányba kell mutatnia. Emiatt a kutatók új gamma-sugár műholdak indítását szorgalmazzák, írja az IFLScience.

Az axionok és a sötét anyag keresése

Egy szupernóva-robbanás eredménye. Illusztráció: Pixabay.com

A sötét anyag létezésére vonatkozó bizonyítékokról már egy évszázaddal ezelőtt is tudtak a csillagászok, de pontos összetételét azóta sem sikerült meghatározni. Az axionok, amelyek a sötét anyag egyik ígéretes jelöltjei, rendkívül kis tömeggel rendelkeznek, de hatalmas mennyiségben lehetnek jelen. Az axionok különlegessége, hogy gyengén ugyan, de képesek kölcsönhatásba lépni a gravitáción túl mellett alapvető erőkkel is. Ezen kölcsönhatások azonban rendkívül gyengék, így az axionok észlelése jelenlegi műszerekkel rendkívül nehéz.

A mag-összeomlásos szupernóvák – a hatalmas csillagok végső robbanásai – elméletileg óriási mennyiségű axiont termelnek. Ezek az részecskék az erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagokon áthaladva gamma-sugárrá alakulhatnak. Az ilyen gamma-sugarak észlelése döntő bizonyítékot nyújthatna az axionok létezésére, tömegére és kölcsönhatási erősségére.

Kihívások és megoldások

Két fő akadály nehezíti a kísérlet megvalósítását. Először is, a szupernóvának nagyon közel kell lennie – lehetőleg a Tejútrendszeren belül, vagy annak kísérőgalaxisaiban. Ezenfelül az ilyen események rendkívül ritkák. Az utolsó Tejútrendszerben megfigyelt szupernóva több mint 400 évvel ezelőtt történt, de az is lehet, hogy néhányat elrejtett a csillagközi por. A Nagy Magellán-felhő, amely gazdag óriáscsillagokban, jobb lehetőségeket kínál, de az utolsó ottani szupernóva-robbanás már 37 éve történt.

Másodszor, az axionokból származó gamma-sugárzás mindössze 10 másodpercig tart, így a teleszkópoknak már a megfelelő irányba kell nézniük, hogy észleljék az eseményt. Jelenleg a Fermi gamma-sugár űrtávcső egyik műszere, a Large Area Telescope – amely egyszerre az ég ötödét képes megfigyelni – kínálja a legjobb esélyt.

Dr. Benjamin Safdi és kutatótársai a GALactic AXion Instrument for Supernova (GALAXIS) nevű projektet javasolják, amely egy teljes égbolt megfigyelésére alkalmas gamma-sugár teleszkóp hálózat lenne. Bár a projekt jelentős anyagi forrásokat igényelne, Safdi szerint más kozmikus jelenségek tanulmányozására is kiválóan alkalmas lenne.

Szélesebb körű hatások

Ha sikerülne az axionokat egy szupernóva során észlelni, az alapvető kérdésekre adna választ az univerzum működéséről, és vitákat zárhatna le az axionokat megjósoló húrelmélettel kapcsolatban. Azonban az események ritkasága és a húrelmélet körüli szkepticizmus miatt a projekt elfogadtatása nem könnyű feladat. A tudósok azonban úgy vélik, hogy az ilyen kutatások elősegíthetik a sötét anyag megértését, és közelebb vihetnek az univerzum legmélyebb titkainak feltárásához.

Érdemes elolvasni:

• Milyen lenne az élet az első olyan exobolygón, amelyet lakhatósági zónában fedeztek fel?
• Valami nem stimmel a Tejútrendszerrel
• A fejlett idegen civilizációk akár fel is zabálhatják csillagukat annak energiájáért