Neutronstjärnor kan vara höljda i moln av "axioner

 

Bild wikipedia modellen visar uppbyggnaden av en neutronstjärna.

En neutronstjärna är ett av flera möjliga slut för en stjärna. När en stjärna i slutet av sin existens stöter bort sitt yttre lager inträffar en gravitationskollaps och stjärnans kvarvarande inre delar imploderar. Om stjärnan är så stor att den kvarvarande massan motsvarar 1,4–3 solmassor övergår den i en supernova. Återstoden blir en neutronstjärna som består av tätt packade neutroner och övrigt material av utspridda rester från supernovan.

Axionen är en hypotetisk elementarpartikel med spinn noll, det vill säga den är en boson. För mer om  elementarpatiklar se här 

Ett forskarlag bestående av fysiker från universiteten i Amsterdam, Princeton och Oxford har visat att extremt lätta partiklar, så kallade axioner, kan finnas i stora moln runt neutronstjärnor.  Axioner är också kända som en ledande kandidat för att förklara vad mörk materia består av ett av de största mysterierna inom fysiken. Mycket tyder på att cirka 85 % av materian i vårt universum är "mörkt", vilket helt enkelt betyder att det inte består av någon typ av materia som vi känner till och för närvarande kan observera.

Istället kan man bara indirekt dra slutsatsen att det finns mörk materia genom att något okänt påverkar gravitationen på materia (min misstanke är att det istället är något i gravitation vi inte förstår –kanske strängteorin ska studeras mer).

När axioner utsätts för elektriska och magnetiska fält förväntas de kunna omvandlas till fotoner – ljuspartiklar – och vice versa. Ljus är något vi vet hur man observerar, men som nämnts bör omvandlingsstyrkan vara mycket liten och därför är också mängden ljus som axioner i allmänhet producerar låg. Det vill säga om man inte tar hänsyn till en miljö som innehåller en väldigt massiv mängd axioner och då helst i mycket starka elektromagnetiska fält.

Detta fick forskarna att börja fundera på neutronstjärnor, de tätast kända objekten i  universum. Dessa objekt har massor som liknar solens men har komprimerats till stjärnor som är 12 till 15 kilometer stora. Sådana extrema densiteter skapar en extrem miljö med enorma magnetfält, miljarder gånger starkare än något vi har på jorden.

Ny forskning har visat att om axioner existerar, gör dessa magnetfält i neutronstjärnor det möjligt att massproducera axioner nära  ytan (om dessa teoretiska  axioner existerar i verkligheten). Även om inga axionmoln hittills har observerats vet vi med de nya studieresultaten mycket exakt vad vi ska leta efter och var vilket gör en grundlig sökning efter axioner  mer möjlig att genomförbara.

Även om huvudpunkten på sökandet efter axionmoln", är huvudintresset öppnar arbetet också upp flera nya teoretiska vägar att utforska beskriver forskarna vilka beskriver sitt arbete som. ”Axion Clouds around Neutron Stars, Dion Noordhuis, Anirudh Prabhu”, författare Christoph Weniger, Samuel J. Witte, Physical Review X 14, 041015 (2024).