В поисках ответа на одну из самых интригующих загадок Вселенной — природу тёмной материи — астрономы обратили внимание на белые карлики. Эти компактные остатки звёзд, завершивших свой жизненный путь, стали своеобразной лабораторией для проверки теорий о гипотетических частицах, известных как аксионы. Именно им приписывают способность объяснить невидимую массу, которая, по расчётам, составляет большую часть вещества во Вселенной.
Аксионы были предложены физиками ещё несколько десятилетий назад как решение проблемы сильного взаимодействия. Однако прямых доказательств их существования до сих пор не найдено. После неудачных попыток обнаружить их в ускорителях частиц, учёные переключили внимание на космические объекты, где аксионы могли бы проявить себя иначе.
В ноябре 2025 года группа исследователей опубликовала работу, в которой использовала архивные данные космического телескопа Hubble для анализа белых карликов в шаровом скоплении 47 Тукана (47 Tucanae). Их цель — выяснить, могут ли аксионы, если они существуют, ускорять охлаждение этих звёзд.
Теория аксионов
Согласно некоторым моделям, аксионы способны рождаться в недрах белых карликов благодаря взаимодействию с электронами. Внутри этих звёзд электроны движутся с огромной скоростью, почти достигая скорости света. Если аксионы действительно возникают в таких условиях, они должны уносить часть энергии, заставляя белые карлики остывать быстрее, чем это предсказывают стандартные модели.
Чтобы проверить эту гипотезу, учёные использовали сложные компьютерные симуляции, моделирующие эволюцию белых карликов с учётом возможного влияния аксионов. Они рассчитали, как должна меняться температура и яркость звезды с течением времени, если аксионы действительно уносят энергию.
Анализ данных
Для проверки теории понадобились точные наблюдения. Шаровые скопления, такие как 47 Тукана, идеально подходят для подобных исследований: все белые карлики в них примерно одного возраста, что позволяет сравнивать их эволюцию без лишних переменных. Астрономы проанализировали данные, собранные телескопом Hubble, чтобы определить, насколько быстро остывают эти звёзды.
Результаты оказались неожиданными. Несмотря на ожидания, никаких признаков ускоренного охлаждения, которое могло бы быть связано с аксионами, обнаружено не было. Это позволило установить новые ограничения на вероятность того, что электроны способны порождать аксионы в недрах белых карликов.
Последствия открытия
Исследование показало: если аксионы и существуют, то их взаимодействие с электронами крайне слабо. По расчётам, вероятность такого события не превышает одного случая на триллион. Это не исключает полностью существование аксионов, но делает их обнаружение ещё более сложной задачей для физиков и астрономов.
Тем не менее, полученные данные существенно сузили диапазон параметров, в которых аксионы могут проявлять себя. Теперь учёным предстоит искать новые способы обнаружения этих частиц, возможно, обращаясь к другим космическим объектам или разрабатывая более чувствительные методы наблюдений.
Взгляд в будущее
Пока аксионы остаются одной из самых загадочных гипотетических частиц, способных пролить свет на природу тёмной материи. Белые карлики, несмотря на свою «смерть», продолжают помогать учёным разгадывать тайны Вселенной. Каждый новый эксперимент, даже если он не приносит ожидаемого результата, приближает науку к разгадке фундаментальных вопросов о строении мира.
Если Вы не знали, аксионы — это гипотетические элементарные частицы, предложенные в 1977 году для объяснения так называемой проблемы сильного CP-нарушения в физике элементарных частиц. С тех пор они стали одними из главных кандидатов на роль частиц тёмной материи. Несмотря на десятилетия поисков, ни один эксперимент пока не подтвердил их существование. Исследования белых карликов — лишь один из множества способов, которыми учёные пытаются найти следы этих неуловимых частиц.
