У жовтні 2022 року вчені зафіксували вибухову загибель зірки на відстані 2,4 мільярда світлових років, яка стала найяскравішою з будь-коли зареєстрованих.
Коли ядро зірки колапсувало в чорну діру, гамма-спалах, що супроводжував подію (названу GRB 221009A), випромінював енергію до 18 тераелектронвольт. Гамма-спалахи вже є найяскравішими вибухами, які може створити наш Всесвіт, але GRB 221009A побив усі рекорди, отримавши назву “BOAT” – Brightest Of All Time (Найяскравіший Усієї Часів).
Однак, за даними групи астрофізиків під керівництвом Джорджо Галанті з Національного інституту астрофізики (Італія), тут щось не так. Згідно з сучасними моделями Всесвіту, фотони з енергією вище 10 тераелектронвольт не мали б досягти Землі через взаємодію з іншими потужними фотонами у так званому позагалактичному фоні світла.
Ця загадка може вирішитися, якщо врахувати існування частинок, схожих на аксіони – одного з головних кандидатів на роль темної матерії, як це передбачає теорія струн.
Аналіз результатів було представлено на 58-й конференції Rencontres de Moriond у березні 2024 року та опубліковано на сервері препринтів arXiv.
“Ми… показуємо, що проблема вирішується, якщо врахувати взаємодію фотонів із аксіоноподібними частинками (ALPs),” пишуть дослідники у своїй статті.
“ALPs передбачені теорією струн, є одними з найкращих кандидатів на роль темної матерії і можуть створювати спектральні та поляризаційні ефекти в астрофізичних джерелах за наявності зовнішніх магнітних полів.
Для GRB 221009A осциляції фотонів і аксіоноподібних частинок відбуваються в перехресно магнітному середовищі, тобто в галактиці, яка є джерелом, у позагалактичному просторі та в Чумацькому Шляху, частково зменшуючи поглинання позагалактичного фонового світла до рівня, який пояснює спостереження LHAASO.”
Темна матерія залишається однією з найбільших загадок Всесвіту. Вона становить близько 85% всієї маси, проте її природа залишається невідомою. Аксіони, схожі на нейтрино, є одним із головних кандидатів на роль темної матерії.
Дослідження GRB 221009A може стати першим непрямим доказом існування аксіонів. Однак це потребує додаткових перевірок, зокрема через спостереження нейтронних зірок, які можуть бути джерелом аксіонів.
Дослідження команди доступне на arXiv.