Физики КФУ представили новый аргумент в пользу аксионной природы темной материи

Согласно гипотезе физиков  Казанского федерального университета, аксионная темная материя, провоцируя структурную перестройку в компактных звездах со сверхсильным магнитным полем, способна предохранить их от катастрофической потери магнитной энергии, но при этом позволяет таким объектам вращаться аномально быстро.

Профессор кафедры теории относительности и гравитации Института физики Казанского федерального университета Александр Балакин и его аспирант Дмитрий Грошев в недавно вышедшей в журнале Physical Review D статье математически обосновали ключевую роль аксионной темной материи в структурной перестройке компактных релятивистских звезд со сверхсильным магнитным полем, которые известны в науке как магнетары.

«Темная материя – это космическая субстанция, которая напрямую не взаимодействует с фотонами, и вся информация о ней получена астрономами только косвенно, в результате гравитационного линзирования света от удаленных галактических источников, – вводит в курс дела Александр Балакин. – Считается, что полная масса темной материи составляет 23% от общей массы Вселенной. Частицами, формирующими темную материю, являются, по всей видимости, аксионы – гипотетические сверхлегкие псевдо-голдстоуновские бозоны. Их поиском и идентификацией занимаются десятки лабораторий во всем мире, применяя различные подходы и технологии».

В основе работ казанских физиков лежит теоретическое предсказание о том, что в окружении аксионов сильное магнитное поле порождает электрическое и в таком комбинированном поле должны проявиться тонкие спектроскопические эффекты, доступные наблюдению.

«У астрономов возникает множество вопросов при идентификации быстро вращающихся компактных объектов со сверхсильным магнитным полем. Например, если бы магнитное поле у таких объектов имело бы типичную дипольную структуру, то так называемые «магнитные уши» должны были бы препятствовать столь быстрому вращению или вовсе «отрываться», приводя к катастрофической перестройке магнитного поля и колоссальной потере энергии, – рассказал А.Балакин.

В статье, опубликованной  учеными КФУ, обосновывается выдвинутая ими гипотеза о том, что магнитные звезды, окруженные аксионной темной материей, могут эволюционировать согласно альтернативному «мирному» сценарию.

«Под влиянием аксионного окружения энергия дипольной составляющей магнитного поля плавно, без катастрофических потерь перераспределяется между квадрупольной, октупольной и другими компонентами, структура которых гораздо компактнее и потому не препятствует быстрому вращению звезды. Иными словами, аксионная темная материя, как идеальный модератор, решает сразу две задачи: и сохраняет для звезды полную магнитную энергию, и дает компактной звезде возможность вращаться аномально быстро», – подытожил профессор КФУ.