Raze X ce provin de la cele 7 magnifice, un grup de stele de neutroni relativ apropiate, au energii mai mari decât era de așteptat. Un grup de cercetători arată cum acest lucru ar putea fi explicat de existența axionilor, o particulă propusă de teoreticieni însă până în prezent rămasă nedescoperită, care ar putea explica inclusiv materia întunecată.  

Raze X de la cele 7 Magnifice

Datele care provin de la doi sateliți ce măsoară raze X – adică fotoni cu energii de mii de ori mai mari ca energia luminii vizibile – XMM-Newton al Agenției Spațiale Europene (ESA) și telescopul Chandra X-ray (NASA), arată cum că din regiunea celor 7 Magnifice provin raze X cu energii mai mari decât era de așteptat. 

Cele 7 Magnifice reprezintă un grup de stele de neutroni aflate relativ aproape de noi – adică câteva sute de ani lumină. Stelele de neutroni sunt materia cea mai densă pe care o cunoaștem în Univers, evident lăsând la o parte găurile negre care reprezintă un mister. Aceste stele iau naștere când stele cu masă mai mare ca cea a Soarelui, dar nu extrem de mare, ajung la sfârșitul vieții – explodează și parte din materie formează prin colaps gravitațional aceste stele extrem de dense – un fel de nuclee enorme compuse în mare parte din neutroni.

Semnale ale axionilor?

Un grup de cercetători a analizat aceste raze X încercând să descopere originea acestora. Rezultatele studiului au fost publicate recent într-un articol în revista Physical Review Letters. Folosind inclusiv supercomputere pentru calculele lor, oamenii de știință au arătat cum aceste raze X ar putea fi rezultatul transformării axionilor în câmpuri magnetice extrem de intense ce înconjoară stelele de neutroni în fotoni.

Axionii au fost propuși în anii ’70 pentru a rezolva o serie de probleme din fizica interacțiunii nucleare puternice; sunt însă particule care la ora actuală nu au fost descoperite și nu se știe dacă există. Sunt oarecum asemănătoare neutrinilor – în sensul că au o masă foarte mică și nu au sarcină electrică. Axionii ar putea să fie produși în inima stelelor de neutroni în urma interacțiunilor dintre particule, precum neutronii, la densități extreme. Acești axioni ar ieși din stelele de neutroni fără să interacționeze cu materia acestora și ajungând în câmpul magnetic extrem de intens care le învăluie parte din ei s-ar transforma în fotoni – adică în raze X. Ar fi tocmai aceste raze X cele văzute de cercetători care nu au o explicație alternativă, cel puțin în prezent.

Axionii şi materia întunecată

Dacă într-adevăr axionii există atunci aceștia ar putea explica inclusiv materia întunecată. Materia întunecată – cea care ar exercita atracție gravitațională asupra materiei vizibile – este un mare mister la ora actuală. Au fost propuse mai multe soluții – printre care și cea a axionilor. Mai multe experimente care au căutat însă aceste particule, la acceleratoare de particulă sau în laboratoarele subterane, încă nu au descoperit nici o particulă întunecată.

În viitorul apropiat axionii vor fi căutați în experimente de tipul „trecerii prin perete” a luminii – adică lumină care s-ar transforma în axioni (invers față de procesul bănuit pentru magnificele 7) într-un câmp magnetic intens, acești axioni ar trece printr-un perete și în alt câmp magnetic s-ar transforma la loc în fotoni. Deci s-ar vedea lumina acolo unde nimeni nu s-ar aștepta să o vadă! 

Stelele de neutroni ar putea reprezenta deci o sursă de axioni; încă nu știm dacă așa stau lucrurile – este încă nevoie de alte studii care să confirme sau nu teoria grupului care a propus această interpretare a excesului de raze X de la cele 7 magnifice.

Au fost propuse studii asupra piticelor albe, rămășițe de stele care la rândul lor au câmpuri magnetice intense și de unde ar putea proveni raze X dacă există axioni; piticele albe nu sunt surse de raze X de nici un fel – dacă într-adevăr s-ar vedea raze X ce provin de la acestea ar fi confirmare.

Rubrică realizată de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesoară de Fizică la Colegiul Naţional „Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe