Ինչպե՞ս փնտրել անտեսանելի հիպոթետիկ մասնիկները։ Եղանակներից մեկը հետևելն է, թե դրանք որքան արագ են ընդունակ «սպանել» սպիտակ թզուկներին՝ մեռած աստղերի խիտ մնացորդներին։

Վերջին տարիներին աստղագետներն ավելի ու ավելի մեծ հետաքրքրություն են ցուցաբերում տեսական մի մասնիկի նկատմամբ, որը կոչվում է աքսիոն։ Այն հորինվել է մի քանի տասնամյակ առաջ՝ ուժեղ միջուկային փոխազդեցության հետ կապված մի բարդ խնդիր լուծելու համար։ Մասնիկների արագացուցիչների վրա կատարված առաջին փորձերը արդյունք չտվեցին, և գաղափարը ժամանակավորապես մղվեց երկրորդ պլան։

Սակայն հետագա հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ աքսիոնը կարող է լինել մութ մատերիայի դերի լուրջ հավակնորդ։ Տեսաբանները հասկացան, որ այդ մասնիկները կարող են լցնել Տիեզերքը հսկայական քանակությամբ, բայց միևնույն ժամանակ հաջողությամբ խուսափել ուղղակի հայտնաբերումից։

Անտեսանելի, բայց ոչ բոլորովին աննկատ

Նույնիսկ եթե աքսիոնը գրեթե չի փոխազդում սովորական մատերիայի հետ, այն միևնույն է կարող է հետքեր թողնել։ 2025 թվականի նոյեմբերին arXiv սերվերում հրապարակված նախնական հոդվածում հետազոտողները առաջարկել են աքսիոնների մոդելների ստուգման մի տարբերակ՝ օգտագործելով «Հաբլ» (Hubble) աստղադիտակի արխիվային տվյալները։ Թեև աքսիոնների գոյության ուղղակի ապացույցներ չեն գտնվել, աշխատանքը սահմանել է նոր՝ այսօրվա դրությամբ ամենախիստ սահմանափակումները։

Ուսումնասիրության օբյեկտները սպիտակ թզուկներն էին՝ այրված աստղերի խիտ և աղոտ միջուկները։ Մեկ սպիտակ թզուկը կարող է պարունակել Արեգակի զանգվածը Երկրից փոքր ծավալի մեջ։

Որոշ մոդելներ կանխատեսում են, որ աքսիոնները կարող են ծնվել էլեկտրոնների մասնակցությամբ գործընթացներում։ Եթե էլեկտրոնը շարժվում է բավականաչափ արագ, այն ունակ է աքսիոն առաջացնել։ Իսկ սպիտակ թզուկների ընդերքում էլեկտրոնները սլանում են լույսի արագությանը մոտ արագություններով՝ նյութի ծայրահեղ խտության պատճառով, ինչը կատարյալ պայման է աքսիոնների զանգվածային արտադրության համար։

Ծնված աքսիոնները գրեթե չեն փոխազդում շրջակա նյութի հետ և ազատորեն լքում են սպիտակ թզուկը՝ իրենց հետ տանելով էներգիա։ Քանի որ սպիտակ թզուկներն այլևս էներգիա չեն արտադրում ջերմամիջուկային ռեակցիաների միջոցով, նման արտահոսքը կհանգեցներ դրանց ավելի արագ սառեցմանը։

Մոդելավորում և դիտարկումներ

Հետազոտողները աքսիոնային սառեցման մոդելը ներդրել են բարդ ծրագրային համակարգի մեջ, որը սիմուլյացիայի է ենթարկում աստղերի էվոլյուցիան և դրանց ջերմաստիճանի ու պայծառության փոփոխությունը ժամանակի ընթացքում։ Սա թույլ տվեց կանխատեսել որոշակի տարիքի սպիտակ թզուկների սպասվող ջերմաստիճանը՝ ինչպես աքսիոնների առկայությամբ, այնպես էլ առանց դրանց։

Այնուհետև ստացված կանխատեսումները համեմատվեցին «47 Tucanae» գնդաձև աստղակույտի վերաբերյալ «Հաբլի» իրական տվյալների հետ։ Գնդաձև աստղակույտերը հիանալի լաբորատորիաներ են նման հետազոտությունների համար, քանի որ այնտեղի բոլոր աստղերը ծնվել են գրեթե միաժամանակ, ինչը նշանակում է, որ սպիտակ թզուկներն ունեն նույն տարիքը։

Արդյունքում աքսիոնային սառեցման նշաններ չհայտնաբերվեցին։ Սակայն աշխատանքը տվեց նոր սահմանափակումներ. էլեկտրոնները չեն կարող աքսիոններ արտադրել ավելի արդյունավետ, քան մեկ անգամ՝ տրիլիոնավոր փոխազդեցությունների ընթացքում։

Ի՞նչ կլինի հետո

Սա լիովին չի բացառում աքսիոնների գոյությունը, բայց քիչ հավանական է դարձնում դրանց ուղղակի փոխազդեցությունը էլեկտրոնների հետ։ Եթե ցանկանում ենք շարունակել որոնումները, ստիպված կլինենք ավելի նուրբ ու բարդ մեթոդներ մտածել։

Սպիտակ թզուկները՝ աստղային էվոլյուցիայի այս լռակյաց «թոշակառուները», շարունակում են ծառայել որպես բնական լաբորատորիաներ՝ հիմնարար ֆիզիկան ստուգելու համար։ Դրանց դանդաղ մարումը մի գեղեցիկ օր կարող է բացահայտել Տիեզերքի մեծագույն գաղտնիքներից մեկը՝ մութ մատերիայի բնույթը։

Կարճ ասած

2025 թվականի նոյեմբերին հրապարակվել է աշխատանք, որն օգտագործում է «Հաբլի» տվյալները «47 Tucanae» աստղակույտի սպիտակ թզուկների վերաբերյալ՝ աքսիոնների հետքեր փնտրելու համար։ Գաղափարն այն է, որ թզուկների ընդերքում արագ էլեկտրոնների կողմից ծնվող աքսիոնները կարող էին արագացնել դրանց սառեցումը։ Նման էֆեկտ չի գտնվել, բայց սահմանվել են նոր խիստ սահմանափակումներ աքսիոնների և էլեկտրոնների փոխազդեցության համար։ Սա նեղացնում է հնարավոր մոդելների դաշտը, բայց չի հանում աքսիոնները մութ մատերիայի թեկնածուների ցուցակից. որոնումները կշարունակվեն այլ եղանակներով։