Los astrofísicos pueden haber encontrado evidencia de axiones largamente buscados | Astronomía, Física
Teorizado por primera vez en la década de 1970, axiones son partículas hipotéticas que se han propuesto para preservar una simetría de inversión temporal de la fuerza nuclear. Estas partículas pueden inventar materia oscura y pueden producirse térmicamente dentro de los núcleos de las estrellas de neutrones, escapar de las estrellas debido a sus débiles interacciones con la materia y luego convertirse en rayos X en los campos magnéticos que rodean las estrellas. En un papel en el Diario Cartas de examen físico, los astrofísicos muestran que un exceso recientemente descubierto de rayos X duros de un cúmulo cercano de estrellas de neutrones solitarias, conocido como Siete magníficos, podría explicarse por este mecanismo de emisión.
Impresión artística de una estrella de neutrones. Crédito de la imagen: Sci-News.com.
Los Siete Magníficos es un grupo de estrellas de neutrones tenues de rayos x aislados a una distancia de 400 a 2160 años luz de la Tierra.
Estas estrellas propio fuertes campos magnéticos y debían producir solo rayos X de baja energía y luz ultravioleta.
«Se sabe que son muy ‘aburridos’, y en este caso eso es algo bueno», dijo el Dr. Benjamin Safdi, físico teórico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Si los axiones existen, se espera que se comporten un poco como los neutrinos en una estrella, ya que se dice que ambos tienen masas muy ligeras y sólo muy raramente y de forma débil interactúan con otra materia. Podrían producirse en abundancia dentro de las estrellas.
Las partículas sin carga llamadas neutrones se mueven a través de las estrellas de neutrones, interactuando ocasionalmente dispersándose unas sobre otras y liberando un neutrino o quizás un axión. El proceso de emisión de neutrinos es la forma principal en que las estrellas de neutrones se enfrían con el tiempo.
Como los neutrinos, los axiones podrían viajar fuera de la estrella. El campo magnético increíblemente fuerte que rodea a las siete estrellas magníficas podría hacer que los axiones salientes se conviertan en luz.
“El axión se propuso por primera vez a fines de la década de 1970 para resolver un problema llamado problema de CP fuerte, lo que significa que las distribuciones de carga eléctrica negativa y positiva dentro del neutrón se centran alrededor del mismo punto ”, dijo el estudiante graduado de la Universidad Christopher Dessert. de Michigan.
“Durante la siguiente década, se descubrió que si existía el axión, también podría ser materia oscura.
En 2019, los astrofísicos observado un aumento misterioso e inexplicable de los rayos X emitidos por los Siete Magníficos.
El Dr. Safdi, Dessert y sus colegas proponen que estos rayos X adicionales son causados por axiones producidos en los núcleos de las estrellas de neutrones.
Si el exceso de rayos X es generado por un objeto u objetos ocultos detrás de estrellas de neutrones, probablemente se habría manifestado en los conjuntos de datos que los investigadores están usando de dos satélites espaciales: los telescopios XMM-Newton del ESA y Chandra de la NASA. .
«Todavía es muy posible que surja una nueva explicación no axial para explicar el exceso de rayos X observado, aunque mantenemos la esperanza de que tal explicación quede fuera del Modelo Estándar de física de partículas. , y este nuevo terreno y espacio. Los experimentos basados en tecnología confirmarán el origen de la señal de rayos X de alta energía ”, dijo el Dr. Safdi.
“Estamos bastante seguros de que existe este exceso y muy seguros de que hay algo nuevo en este exceso.
“Si estuviéramos 100% seguros de que lo que estamos viendo es una nueva partícula, sería enorme. Sería revolucionario en física.
“Incluso si el descubrimiento resulta no estar asociado con una nueva partícula o materia oscura. Nos diría mucho más sobre nuestro universo y habría mucho que aprender.
«No estamos afirmando que hayamos descubierto el axión todavía, pero estamos diciendo que los fotones de rayos X adicionales pueden explicarse por los axiones», dijo el Dr. Raymond Co, investigador postdoctoral de la Universidad de Minnesota. .
“Este es un descubrimiento emocionante del exceso de fotones X, y es una posibilidad emocionante que ya es consistente con nuestra interpretación de los axiones.
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Bushman pintado et al. 2021. La emisión de Axion puede explicar un nuevo exceso de rayos X duros de estrellas de neutrones aisladas cercanas. Phys. Rvdo. letón 126 (2): 021102; doi: 10.1103 / PhysRevLett.126.021102
