Темная материя остается одной из самых загадочных тем в астрономии. Она составляет около 27% всей массы Вселенной, но ученые до сих пор не могут ее обнаружить напрямую. Недавние исследования показывают, что взрывы сверхновых могут стать ключом к пониманию этой тайны. Команда ученых из Калифорнийского университета в Беркли выдвинула гипотезу, что гамма-лучи, исходящие от нейтронных звезд в момент взрыва, могут указывать на существование аксионов — гипотетических частиц, которые могут составлять темную материю.

По словам ученых, если взрыв сверхновой произойдет достаточно близко к Земле, гамма-лучи, испускаемые нейтронной звездой, могут быть зарегистрированы с помощью космического гамма-телескопа Fermi. Вероятность того, что Fermi поймает такой сигнал, составляет всего 10%. Однако, если это произойдет, ученые смогут определить массу аксионов и, возможно, решить загадку темной материи.

Сверхновые звезды представляют собой мощные космические события, возникающие, когда массивные звезды исчерпывают свое топливо и коллапсируют под действием собственной гравитации. В результате этого процесса формируются нейтронные звезды, обладающие сильными магнитными полями. Эти поля могут способствовать образованию аксионов, которые, в свою очередь, могут излучать гамма-лучи. Исследователи предполагают, что именно в этот короткий промежуток времени — всего 10 секунд после коллапса — гамма-лучи могут дать важную информацию о свойствах аксионов.

Команда сосредоточила свои усилия на аксионах, известных как аксионы КХД, которые имеют уникальную зависимость массы от температуры. Если бы Fermi смог зафиксировать гамма-лучи от нейтронной звезды, возникшей в результате взрыва сверхновой, это позволило бы ученым уточнить массу аксиона и его взаимодействие с обычной материей.

Темная материя представляет собой серьезную проблему для физиков. Она не взаимодействует со светом, что делает ее фактически невидимой. Однако аксионы, если они существуют, могут стать связующим звеном между квантовой механикой и общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Ученые уже провели множество экспериментов на Земле в поисках этих частиц, но именно исследование нейтронных звезд может стать прорывом.

В 1987 году произошел взрыв сверхновой 1987A, который стал важным событием для астрономов. Однако тогда телескоп Fermi не зафиксировал гамма-лучей. Если бы это произошло, ученые могли бы получить ценную информацию о свойствах аксионов. Теперь команда надеется, что следующий взрыв даст возможность не только подтвердить существование аксионов, но и уточнить их массу.

Существуют опасения, что исследователи могут упустить возможность обнаружить гамма-лучи от будущих сверхновых. Чтобы этого избежать, ученые работают над проектом, который позволит наблюдать за 100% неба в любое время. Они предложили создать спутниковую группу гамма-телескопов, названную Галактическим аксионным инструментом для сверхновых (GALAXIS).