Lovení axionů. Kredit: Dev et al. (2024), Physical Review Letters.

Letní den 17. srpna 2017 se zapsal do historie astrofyziky. Pozemní gravitační observatoř LIGO poprvé detekovala vzájemnou srážku neutronových hvězd. Bylo to poprvé, kdy byla stejná událost zachycena gravitačními detektory a současně pozorovány pozemními i vesmírnými teleskopy klasičtějšího ražení.

Bhupal Dev. Kredit: Washington University in St. Louis.

Fyzik Bhupal Dev z americké Washington University in St. Louis a jeho kolegové použili pozorování této události, která nese označení GW170817, při hledání temné hmoty. Pátrají po axionech a jim podobných částicích, které sice zůstávají kandidáty na temnou hmotu, ale jejich akcie si v poslední době moc dobře nevedou.

Jak říká Dev, když se srazí dvě už tak hodně extrémní neutronové hvězdy, vznikne na určitou dobu hyperextrémní husté a žhavé cosi, co může posloužit jako továrna na exotické částice. Takový objekt je přechodně mnohem žhavější než neutronové hvězdy a asi po sekundě se zase zklidní a vytvoří buď velkou neutronovou hvězdu, nebo malou černou díru, podle hmotností neutronových hvězd, které se srazily.

Logo. Kredit: Washington University in St. Louis.

Na zmíněném extrémním objekty by mohly vznikat exotické částice, pokud tedy existují a po nějaké době a daleko od místa srážky by se rozpadly na známé částice, například fotony. Dev a spol. zjistili, že by takové částice, v jejich představě axiony temné hmoty, mohly vytvořit unikátní elektromagnetické signály, které by mohly detekovat gamateleskopy, jako Fermi-LAT.

Badatelé použili data gamateleskopu Fermi-LAT, související se srážkou neutronových hvězd GW170817. Jak zatím vždy bylo pravidlem, signál axionů nenašli, ale vymezili oblast parametrů, danou pozorováním, kde axiony nemohou být. Není to sice příliš oslnivý výsledek, ale když se to tak vezme, nikdo nemá lepší. Dev je každopádně přesvědčení, že extrémní kosmické fenomény, jako právě srážky neutronových hvězd, představují slibný ekosystém, kde doposud můžeme pátrat po temné hmotě.

Video: PHENO 2021 - Dev, Bhupal

Video: Doomed Neutron Stars Create Blast of Light and Gravitational Waves

2

Literatura

Washington University in St. Louis. 3. 2024.

Physical Review Letters 132: 101003.