Иако темната материја претставува 85% од целата материја во Универзумот, нејзиниот состав е сè уште мистерија. Различни теории предвидуваат дека темната материја е составена од досега неоткриени елементарни
Уметнички приказ на телескопот Ферми кој детектира аксиони произведени во експлозија на супернова во далечна галаксија. Илустрацијата ја подготвила Маеде Мохамадпур Мир
Една популарна хипотеза е дека темната материја се состои (барем делумно) од хипотетички честички, наречени аксиони. Овие честички се потенцијално полесни од која било позната елементарна честичка (неутриното би можело да биде исклучок) и можат да го сменат нивниот идентитет со фотоните во електромагнетни полиња. Со други зборови, кога се движат низ магнетно поле, или близу до честички со електричен полнеж, аксионите може да се претворат во фотони, и обратно.
Поради оваа нивна посебна карактеристика, постои една интригантна можност, каде што аксионите може да се создадат за време на експлозијата на масовна ѕвезда на крајот на својот живот, настан наречен супернова. Во јадрото на експлозијата јони и протони се густо стиснати заедно, дозволувајќи им на енергичните фотони, наречени гама зраци, да се претворат во аксиони. Во оваа аксионска форма, тие можат брзо да го избегнат густото јадро и полека да се вратат во форма на гама-зраци во нивниот долг пат низ магнетните полиња во Вселената. Кога стигнуваат до Земјата, овие гама зраци може да се откријат со телескопот што се наоѓа на сателитот Ферми, кој постојано го скенира целото небо за гама зраци и гледа приближно 20% од небото во секој даден момент. Предизвикот е да се знае кога точно да се бараат овие гама зраци, кои според теоријата траат само десетици секунди.
Оваа нова студија го користи богатството на податоци собрани со Ферми, за да пребарува гама зраци предизвикани од аксиони кои што би биле создадени во супернова експлозиите. Годишно се откриваат стотици нови супернови, а обично се набљудуваат со традиционални оптички телескопи. Мануел Мејер и Тања Петрушевска беа во можност да направат предвидувања за временскиот прозорец на експлозијата и да го бараат очекуваниот излив на гама-зраци во податоците на Ферми. Бидејќи тие не пронајдоа никаков сигнал на гама-зраци во очекуваните времиња, може да ја ограничат јачината на интеракцијата помеѓу аксионите и фотоните.
„И покрај тоа што нашата студија не ја исклучува можноста дека аксионите ја сочинуваат целата темна материја, ние бевме во можност да ја тестираме досега неистражената територија околу аксионите“, вели Мејер, кој беше одговорен за анализата на податоците на гама-зраци. „Нашата студија ги подобрува претходните граници од ненабљудувањето на гама-зраците од суперновата што се случи во 1987 година во Големиот магеланов облак, и тоа за два пати“.
Останува уште 10% шанса дека Ферми не “гледал” на вистинското место на небото кога се случиле експлозиите. „Со тековните истражувања како што е Zwicky Transient Facility и претстојната опсерваторија Рубин, шансата да забележиме барем една експлозија на супернова со Ферми треба да биде скоро 100%“, додава Петрушевска, која ги проучуваше податоците од
Двајцата истражувачи, кои се познаваат од заедничките денови при универзитетот во Стокхолм, се надеваат дека нивните нови резултати ќе предизвикаат поблиска соработка помеѓу тимовите што набљудуваат со различни типови на телескопи – оптички и за гама зраци. Во минатото немаше преклопување помеѓу двете заедници, но двајцата се оптимисти дека нивното истражување може да придонесе тоа да се промени.
Линк до статијата публицирана во Physical Review Letters: https://journals.aps.org/prl/
Линк до статијата на arXiv: https://arxiv.org/abs/2006.
