Pamiętacie Betelgezę? Zdaniem naukowców może być "fabryką" ciemnej materii

Badacze podejrzewają, że bliska nam gwiazda Betelgeza może być "fabryką" ciemnej materii. A konkretnie hipotetycznych cząstek elementarnych, które mają być budulcem tej niewidocznej dla nas materii.
Zobacz wideo Statek SpaceX zabrał czworo astronautów w kosmos

Dotychczasowy stan wiedzy naukowej pozwala nam wyróżnić dwa rodzaje materii - barionową i ciemną. Pierwsza z nich to zwykła materia, którą (w sposób bezpośredni) możemy obserwować na co dzień. Zbudowane są z niej planety, gwiazdy, galaktyki czy pył międzygalaktyczny. Materia barionowa to jednak jedynie 15 proc. całej materii we Wszechświecie.

Nieuchwytna ciemna materia

Znacznie większą część stanowi ciemna materia. To hipotetyczny rodzaj materii, który nie odbija i nie emituje promieniowania elektromagnetycznego, jednak oddziałuje grawitacyjnie z materią barionową. I te - niewytłumaczalne w inny sposób - efekty grawitacyjne (np. brakująca masa galaktyk lub soczewkowanie grawitacyjne) astronomowie obserwują regularnie.

Modele wskazują, że ciemna materia stanowi przypuszczalnie ok. 85 proc. całej masy Wszechświata. Główna hipoteza zakłada, że jej budulcem są aksjony - hipotetyczne cząstki elementarne, których masa jest miliony lub nawet miliardy razy mniejsza od masy elektronu. Co więcej, podobnie jak neutrin, nie da się obserwować ich w sposób bezpośredni.

Aksjony mogą powstawać we wnętrzu Betelgezy

Teraz naukowcy twierdzą, że znaleźli możliwe źródło aksjonów budujących ciemną materię. Jak wskazują wyniki badania zaprezentowanego w tym tygodniu na spotkaniu American Physical Society, prawdziwą "fabryką" aksjonów może być gwiazda Betelgeza.

To czerwony nadolbrzym znajdujący się w gwiazdozbiorze Oriona w (niewielkiej) odległości ok. 520 lat świetlnych od Ziemi. Jedna z największych, najjaśniejszych na naszym niebie i jednocześnie najciekawszych gwiazd, jakie znamy. Jej średnica jest ok. 900 razy, a masa 18 razy większa od Słońca. Gdyby Betelgezę umieścić w centrum Układu Słonecznego, sięgnęłaby niemalże orbity Jowisza, pochłaniając wszystkie planety skaliste.

To gwiazda dość znana również części osób niezwiązanych z astronomią z powodu doniesień z 2019 i 2020 roku na temat jej dziwnego zachowania. Betelgeza zbliża się do wybuchu w postaci supernowej i naukowcy podejrzewali, że eksplozja wydarzy już za moment, jednak ostatecznie doniesienia te się nie potwierdziły.

Betelgeza - grudzień 2019Betelgeza - grudzień 2019 fot. ESO/M. Montarg?s et al.

Betelgeza "fabryką" ciemnej materii - jak to możliwe?

Zdaniem badaczy to właśnie z powodu ogromnych rozmiarów Betelgezy jest ona - a właściwie jej jądro - idealnym miejscem, gdzie mogłyby powstawać aksjony. Hipotezy mówią bowiem, że pod wpływem bardzo silnego pola magnetycznego, fotony mogą przekształcić się w aksjony. Wnętrze gigantycznej gwiazdy to miejsce, gdzie fotonów jest pod dostatkiem, a pole magnetyczne jest wyjątkowo silne.

Jako budulec ciemnej materii, aksjony nie powinny oddziaływać z materią barionową tworzącą Betelgezę, a zatem mogą wydostać się z wnętrza gwiazdy i wystrzelić w przestrzeń międzygwiezdną. Po oddaleniu się powinny z kolei w kontakcie z neutralnym polem magnetycznym Drogi Mlecznej z powrotem zamieniać się w fotony, które zaobserwowano w rentgenowskiej części widma.

Zdaniem badaczy Betelgeza - jako bardzo stara gwiazda - nie powinna emitować dużych ilości promieniowania rentgenowskiego, a zatem ewentualna nadwyżka może wskazywać na obecność aksjonów. Problem w tym, że najnowsze obserwacje wykonane przy pomocy teleskopu Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) nie wykazały istotnych nadwyżek promieniowania.

Naukowcy mają jednak nadzieje, że prowadzone badania pozwolą nam w końcu wykryć ciemną materię lub przyjemniej dowiedzieć się więcej na temat samej Betelgezy. Ewentualne wykrycie aksjonów pozwoliłoby potencjalnie dokładniej oszacować moment jej wybuchu. Potwierdziłyby też, że czy Betelgeza faktycznie może być jedną z najbliższych nam "fabryk" ciemnej materii.