Новое исследование, проведенное учеными из Гранадского университета, может сыграть большую роль в установлении природы темной материи (ТМ), представляющей собой одну из самых важных тайн в физической науке. Считается, что ТМ составляет более 80 % от общей массы Вселенной, хотя эти оценки основаны лишь на непрямых доказательствах существования этой загадочной субстанции, то есть на её гравитационных эффектах.

В новой статье ученые международного исследовательского проекта под названием "FQM Stelar Evolution and Nucleosynthesis" во главе с Адрианом Айалой установили ограничения на свойства одной из частиц-кандидатов на роль частицы ТМ — аксиона. Члены этого научного проекта используют звезды как лаборатории для изучения элементарных частиц: благодаря высоким температурам, поддерживающимся внутри звезд, фотоны в них могут превращаться в аксионы, которые покидают звезду, унося с собой часть её энергии.

«Такая потеря энергии может иметь интересные последствия, независимо от того, сможем ли мы их наблюдать, или нет, на некоторых этапах звездной эволюции, — говорит Адриан Айала. — В нашем исследовании мы произвели численное (компьютерное) моделирование эволюции звезд, начиная с рождения звезды и вплоть до того момента, когда она израсходует сначала весь водород, а затем и гелий, имеющийся внутри неё, включая и те процессы, которые ведут к образованию аксионов».

Результаты указывают на то, что испускание звездой аксионов может существенно снизить время, требуемое для сжигания светилом гелия в своем центре на протяжении этапа эволюции, называемого горизонтальной ветвью диаграммы Герцшпрунга-Рассела. Это связано с тем, что энергия, уносимая аксионами, восполняется за счет термоядерного горения гелия, что ведет к его более активному потреблению.

Используя эту зависимость, ученые смогли оценить количества аксионов, испускаемых звездами, исходя из данных о продолжительности нахождения звезд на горизонтальной ветви. Количества формирующихся аксионов определяются константой фотон-аксионного спаривания, характеризующей взаимодействие между фотоном и аксионом. В новом исследовании ученые оценили верхний предел значения этой константы, наложив таким образом на неё более строгие ограничения, чем те, которые существовали до сих пор.

Источник