Magnetické pole magnetaru by mohlo generovat gama záření z axionů. Kredit: NASA/Penn State University/Casey Reed.

Vysilující hon na temnou hmotu, která nám stále uniká mezi prsty, by mohl rázem skončit. Buď úspěchem anebo zastavením velkého počtu soudobých experimentů, o nichž by se ukázalo, že míří vedle. Je ale nutné, aby astrofyzici měli ohromné vědecké štěstí. Vzhledem k tomu, že vědci nemají k dispozici lektvar Felix Felicis, je to čekání na zázrak, k němuž nejspíš jen tak nedojde.

Benjamin Safdi. Kredit: University of California, Berkeley.

Astrofyzici University of California, Berkeley nabízejí scénář, který vyžaduje velmi blízkou supernovu a velmi šťastnou souhru okolností. Pokud temná hmota existuje v podobě částic a jsou to axiony určitého typu, měli bychom je být schopni objevit během pár sekund od počátku exploze supernovy.

Axiony, jak si je představujeme, by totiž měly vznikat v ohromném množství během prvních 10 sekund po zhroucení jádra masivní hvězdy. Poté by tyto axiony měly uniknout z centra dění a v intenzivním magnetickém poli zhroucené hvězdy se přeměnit na vysokoenergetické fotony gama záření.

Detekce takového gama záření by mohla odkrýt hmotnost axionů, zejména pokud existují jako QCD axiony, po nichž dnes pátráme v obrovském rozsahu teoreticky možných hmotností. Anebo pozorování supernovy vyloučí existenci axionů typu QCD ve velkém rozsahu hmotností axionu, což povede k okamžitému konci celé řady experimentů, které jsou považovány za nejvíce nadějné pro objevení temné hmoty.

Scénář s blízkou supernovou. Kredit: Benjamin Safdi, UC Berkeley.

Zní to docela jednoduše. Problém je v tom, že by muselo jít o explozi supernovy v Mléčné dráze nebo v některé z velmi blízkých satelitních galaxií Mléčné dráhy, jako jsou třeba Magellanova mračna. Jenomže supernovy v Mléčné dráze a blízkých galaxiích jsou velice vzácné. V Mléčné dráze nevybouchla přesvědčivá supernova několik set let. Nejmladší blízkou supernovu SN 1987A jsme pozorovali v roce 1987, ve Velkém Magellanově mračnu. Tehdy jsme ale bohužel neměli žádný dalekohled, který by bylo možné využít k objevení axionů.

Takže bychom teď museli mít štěstí, že exploduje blízká supernova. Další věc je, že pro získání potřebných dat máme na orbitě jediný vhodný vesmírný dalekohled, americký Fermi Gamma-ray Space Telescope. Ten ale nepokrývá celou oblohu. Protože jde o sekundy, musel by se Fermi dívat přímo do oblasti, kde taková blízká supernova exploduje. Vzhledem k parametrům teleskopu Fermi je v současné době šance na to, že dalekohled bude natočený správným směrem, zhruba 1:10.

To není zrovna mnoho. Benjamin Safdi a jeho kolegové proto navrhují vypustit na orbitu celou konstelaci vesmírných gamateleskopů, které by nepřetržitě pokrývaly 100 procent oblohy. Mohly by samozřejmě sledovat i jiné události, ale především by nám poskytly jistotu, že blízkou explozi supernovy nepropásneme. Pro konstelaci navrhují zvučné jméno GALactic AXion Instrument for Supernova, čili GALAXIS.

Video: November 14, 2022: Benjamin Safdi

Literatura

UC California, Berkeley 21. 11. 2024.

Physical Review Letters 133: 211002.