Что недра нейтронных звёзд говорят о тёмной материи ✦

Нейтронные звёзды — это остатки массивных светил после взрыва сверхновой. Предсказанные Фрицем Цвикки и обнаруженные как пульсары Джоселин Белл Бернелл, они сжаты так плотно, что даже искривление пространства-времени ощутимо. Их масса ограничена — это понял ещё Чандрасекар. Сегодня нейтронные звёзды служат лабораторией для поиска аксионов — частиц из квантовой теории поля, кандидатов на роль невидимой массы Вселенной.

Если аксионы рождаются в недрах, они уносят тепло, и звезда остывает быстрее, увеличивая свою энтропию — подобно тому, как холодная ложка ускоряет охлаждение чая. Новый анализ учёл, что ядро может содержать не только обычные частицы, но и экзотические (гипероны). Оказалось, что оценка массы аксиона от состава почти не зависит — верхний предел прочно держится около 10–20 мэВ, в досягаемости будущего эксперимента IAXO. Так материал ложки (сталь или серебро) мало влияет на скорость остывания. Удивительно, но наблюдения гравитационных волн и фотометрии пока лучше согласуются с отсутствием аксионов. Однако если частицу найдут, её точная масса позволит заглянуть в сердце звезды и узнать, есть ли там что-то необычное.