การระเบิดในอวกาศที่สว่างที่สุดเท่าที่เคยมีมาอาจซ่อนอนุภาคสสารมืดที่เข้าใจยากได้

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2565 นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบการตายด้วยระเบิดของดาวดวงหนึ่งซึ่งอยู่ห่างจากโลก 2.4 พันล้านปีแสง-

เป็นแกนกลางของดาวการระเบิดรังสีแกมมาที่ดาวฤกษ์ปล่อยออกมา เหตุการณ์ชื่อ GRB 221009A ปะทุขึ้นด้วยพลังงานสูงถึง 18 เทราอิเล็กตรอนโวลต์ การระเบิดของรังสีแกมมาเป็นการระเบิดที่สว่างที่สุดที่จักรวาลของเราสามารถสร้างขึ้นได้ แต่ GRB 221009A เป็นผู้ทำลายสถิติโดยสมบูรณ์ ทำให้ได้รับสมญานามว่า "เรือ" ซึ่งสว่างที่สุดตลอดกาล

อย่างไรก็ตาม มีบางอย่างผิดปกติในภาพนี้ ตามที่ทีมนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์นำโดยจอร์โจ กาลันติ จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติ (National Institute for Astrophysics)ไอนาเอฟ) ในอิตาลี จากแบบจำลองที่ล้ำสมัยของจักรวาล เราไม่น่าจะเห็นโฟตอนที่มีพลังมากกว่า 10 เทราอิเล็กตรอนโวลต์ในข้อมูลจากหอดูดาวอาบน้ำทางอากาศขนาดใหญ่ในพื้นที่สูง (ลาโซ) ที่ทำการตรวจจับ

จากระยะห่าง 2.4 พันล้านปีแสง โฟตอนที่มีพลังงานสูงกว่า 10 เทราอิเล็กตรอนโวลต์ควรจะถูกดูดซับอย่างรุนแรงจากการมีปฏิสัมพันธ์กับโฟตอนที่มีพลังสูงอื่นๆในแสงสลัวๆ ระหว่างดาราจักรต่างๆ ที่เรียกว่าแสงพื้นหลังนอกดาราจักร

แล้วตอนนี้ล่ะ? ความยุ่งเหยิงทั้งหมดจะหายไปหากอนุภาคคล้ายแอกเซียน ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวเลือกชั้นนำสำหรับสิ่งลึกลับซึ่งประกอบเป็นมวลส่วนใหญ่ในจักรวาลตามที่ทำนายไว้– ใส่ส่วนผสม.

การวิเคราะห์ล่าสุดถูกนำเสนอในการประชุม Rencontres de Moriond ครั้งที่ 58 ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2567 และขณะนี้พร้อมให้บริการแล้วบนเซิร์ฟเวอร์ก่อนการพิมพ์ arXiv-

"เรา ... แสดงให้เห็นว่าปัญหาได้รับการแก้ไขถ้าเราแนะนำอันตรกิริยาของโฟตอนกับอนุภาคคล้ายแอกเซียน (ALP)"ทีมงานเขียนในกระดาษของพวกเขา-

"ALP ถูกทำนายโดยทฤษฎีสตริง เป็นหนึ่งในตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสสารมืด และสามารถสร้างผลกระทบทางสเปกตรัมและโพลาไรเซชันต่อแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์เมื่อมีสนามแม่เหล็กภายนอก

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ GRB 221009A การแกว่งของอนุภาคคล้ายโฟตอน-แอกเซียนเกิดขึ้นภายในตัวกลางที่มีสนามแม่เหล็กไขว้ เช่น กาแลคซีต้นทาง พื้นที่นอกกาแลคซี ทางช้างเผือก ซึ่งลดการดูดกลืนแสงพื้นหลังนอกกาแลคซีบางส่วนให้อยู่ในระดับที่อธิบายการตรวจจับ LHAASO ของ GRB 221009A และสเปกตรัมที่สังเกตได้"

สสารมืดเป็นหนึ่งในคำถามที่ใหญ่ที่สุดที่เรามีเกี่ยวกับจักรวาล เมื่อเราพิจารณาถึงเรื่องปกติทั้งหมดแล้ว เช่น ดวงดาว ก๊าซกาแล็กซี หิน ฝุ่น หรืออะไรก็ตามที่เราตรวจจับได้โดยตรง มีแรงโน้มถ่วงเหลืออยู่มากเกินไป ไม่ว่าอะไรก็ตามที่สร้างแรงโน้มถ่วงนั้น ยังมีอะไรมากกว่าสสารปกติอีกมาก ไปจนถึงรอบด้าน85 เปอร์เซ็นต์ของมวลจักรวาลคือสสารมืด

เราไม่รู้ว่าสสารมืดคืออะไร แต่มีความเป็นไปได้มากมายแอกเซียนเป็นคู่แข่งชั้นนำ อนุภาคสมมุติเหล่านี้มีพฤติกรรมคล้ายกันเล็กน้อยโดยที่พวกมันไม่ได้โต้ตอบกับสสารปกติมากนัก ซึ่งทำให้ยากต่อการตรวจจับ อย่างไรก็ตาม พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนสสารมืด ดังนั้นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จึงกระตือรือร้นที่จะค้นหาหลักฐานการดำรงอยู่ของพวกมัน

Galanti และเพื่อนร่วมงานของเขาเคยพบหลักฐานของอนุภาคคล้ายแอกเซียนในนั้นแสงจากบลาซาร์อันห่างไกล– กาแล็กซีที่มีกัมมันตภาพรังสีอย่างยิ่งยวดซึ่งลุกโชนด้วยแสง แต่การระเบิดรังสีแกมมาที่สว่างที่สุดเท่าที่เคยเห็นมาแสดงถึงห้องทดลองใหม่สำหรับการค้นหาแอกซอน

ตามแบบจำลองล่าสุดของแสงพื้นหลังนอกดาราจักร โฟตอนรังสีแกมมาพลังงานสูงที่เดินทางในระยะทางไกลควรจะมีปฏิกิริยากับแสงพื้นหลังแรงมากจนไม่สามารถส่องถึงเราได้ ตามการคำนวณของนักวิจัย ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโฟตอนและแอกซอนควรทำให้อวกาศระหว่างดาราจักรโปร่งใสมากขึ้นต่อแสงพลังงานสูง

ดังนั้น ความจริงที่ว่า LHAASO ตรวจพบโฟตอนที่สูงถึง 18 เทราอิเล็กตรอนโวลต์สามารถประกอบขึ้นเป็นการตรวจจับ axions ทางอ้อมครั้งแรกนักวิจัยกล่าวว่า

ข้อสรุปจะต้องอาศัยการทำงานอีกมากก่อนที่จะได้รับการยืนยัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการค้นหาอื่นๆ- แต่เรามีที่อื่นให้ค้นหา โดยเฉพาะดาวนิวตรอนอาจเป็นได้-

เราจะตอกย้ำมัน

งานวิจัยของทีมสามารถดูได้ที่อาร์เอ็กซ์-