具有極端旋轉傾向的中子星可能會產生宇宙中最受歡迎的粒子之一。
這些基本粒子被稱為軸子，迄今為止它們純粹是假設的。不過，如果我們確實找到了它們，我們就可以解決宇宙中一些最大的問題，包括至少一種暗物質的身份。
這些快速旋轉的恆星捕獲軸子的效率應該如此之高，以至於難以捉摸的粒子可能會被隔離到足夠高的數量以最終檢測到。這將為我們提供一些關於軸子的性質和特性的重要線索，例如它的質量。
自從物理學家在 20 世紀 70 年代提出軸子的存在以來，天文學家一直在尋找有關軸子的線索。一個有點像中微子，t人們認為它們與其他物質的相互作用很弱，因此很難被發現。
然而，如果它們在一定的質量範圍內，預計它們的行為與暗物質完全相同，從而產生明顯的引力效應，而這種效應不能僅根據宇宙中正常物質的數量來解釋。
理論上，在足夠強的磁場存在下，軸子預計很容易衰變成光子對，從而有效地使它們可見。在強磁場附近沒有容易確定的光源的情況下發現多餘的光可能是軸子衰變的跡象。
中子星具有令人難以置信的強大磁場。這些天體是大質量恆星的核心，這些恆星已經變成了超新星，坍縮成熾熱、超緻密的質量，這些質量被擠壓在一起，它們的行為很像一個城市大小的單個原子核。
從這個物體旋轉出來的磁場是比地球強大數万億倍;強大到足以殺死你，如果其他的話特徵沒有先到達那裡。
脈衝星是一種帶有額外扭曲的中子星：它以極高的速度旋轉，通常快至毫秒級。當它這樣做時，強大的無線電發射束從脈衝星的兩極爆炸，因此它似乎在空間中脈動就像宇宙燈塔。這種自旋還有另一個作用：它似乎增加了中子星磁場的力量。
阿姆斯特丹大學的物理學家 Dion Noordhuis 和他的同事去年發表了一篇論文，發現這些快速旋轉的恆星能夠產生每分鐘 50 位軸子數。當它們逃離恆星時，這些軸子會穿過恆星的磁場並轉化為光子，使脈衝星比應有的亮度稍微亮一點。
分析了一些，他們無法檢測到任何額外的光。這並不意味著這些假設的粒子不存在；而是意味著它們不存在。只是，如果存在軸子，它們可能產生的信號就會受到更嚴格的限制。
根據繼續先前研究的一篇新論文，被恆星極端引力捕獲的軸子也應該產生信號。隨著時間的推移——也許是百萬年的時間尺度——軸子應該在脈衝星附近積累，持續中子星的壽命，在恆星表面產生一層微弱的、朦朧的層。
根據該團隊的分析，這些軸子云（如果存在）對於中子星來說應該是正常的，這意味著它們最多（如果不是全部）存在。而且它們的密度應該非常大，比當地高出大約 20 個數量級密度，這意味著當光子無洩漏時，它們應該反過來產生可檢測的特徵。
我們不確定這個簽名會採取什麼形式，但團隊提出了兩種主要的可能性。一種是連續信號，是脈衝星無線電頻譜中的一條窄線，其頻率對應於軸子的質量。我們不知道這個質量是多少，但光譜中這條線的缺失可能會縮小範圍。
另一種是中子星壽命結束時的光爆發，即中子星停止發射輻射的時刻。這一過程預計將自然發生數万億年;宇宙還沒有老到足以發生這種情況，所以我們不太可能很快觀察到垂死中子星的任何軸子爆發。這使得連續信號成為最佳選擇。
與多餘的光一樣，研究人員無法找到附近脈衝星周圍存在中子星軸子云的證據。但非探測允許在一定範圍內對軸子的質量進行最強的限制，而不依賴於軸子是暗物質的假設。
這項研究還為未來的搜索鋪平了道路，為我們提供了尋找和理解這種神秘、難以捉摸的粒子特性的新方法。
該研究發表於物理評論X。
