پمپاژ «ماده تاریک» توسط ستاره غول‌آسای «آلفای شکارچی»

ستاره‌شناسان با پیش‌بینی احتمال بیرون پاشیدن ماده تاریک از ستاره «آلفای شکارچی» ممکن است راهی برای پیش‌بینی زمان انفجار این ستاره غول‌پیکر یافته باشند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، در اعماق هسته پرتحرک ستاره عظیم‌الجثه «آلفای شکارچی» نوعی فرضی از ماده تاریک به نام «اکسیون» (axion) ممکن است در حال دمیدن و بیرون ریختن به جهان باشد که به دانشمندان پتانسیل یک کشف و پیشرفت غیرمنتظره در جستجوی مستمر برای یافتن شواهد مربوط به ماده تاریک را می‌دهد.

این یافته‌ها در تاریخ ۲۰ آوریل در کنفرانس انجمن فیزیکی آمریکا ارائه شده است.

ستاره عظیم الجثه «آلفای شکارچی» یا «ابط الجوزا» یا «شبان‌شبانه» (Betelgeuse) دومین ستاره پرنور صورت فلکی شکارچی بعد از «پای شکارچی» و به طور میانگین دهمین ستاره درخشان آسمان شب است.

تجزیه و تحلیل‌های اخیر که به دنبال نشانه‌هایی از «اکسیون‌ها» است، فیزیک‌دانان را قادر ساخته است تا محدودیت‌های دقیق‌تری بر خصوصیات این اکسیون‌های فرضی بگذارند.

«اکسیون» (Axion) یک ذره بنیادی فرضی است که برای حل مشکل سی‌پی قوی در کرومودینامیک کوانتومی (اختصاری QCD) ارائه شده است. این ذره بار الکتریکی ندارد و اسپینش صفر است. برهم‌کنش این ذره، جاذبه و الکترومغناطیس است.

محققان می‌گویند، اشعه ایکسی که از «آلفای شکارچی» ساطع می‌شود ممکن است به ماده تاریک اشاره داشته باشد.

«آلفای شکارچی» یک ستاره محبوب است که همگان می‌توانند آن را به عنوان یک نقطه قرمز روشن در آسمان در صورت فلکی «شکارچی» (Orion) ببینند. این ستاره همچنین در فاصله ۵۲۰ سال نوری از زمین، تقریبا به ما نزدیک است. اما این ستاره غول‌پیکر در سال ۲۰۲۰ خبرساز شد، هنگامی که رفتار عجیب و غریب کم نور شدن آن، دانشمندان را به احتمال منفجر شدن آن به شکل یک ابرنواختر شدید غیرقابل تصور ظنین کرد.

در حالی که ستاره «آلفای شکارچی» داغ و بزرگ است، همچنین می‌تواند به عنوان یک کاندیدای مناسب برای دانشمندان به منظور رصد اکسیون‌ها باشد که فیزیک‌دانان انتظار دارند جرم یک میلیونم یا یک میلیاردم یک الکترون را داشته باشند و ممکن است همان ماده تاریک مرموزی باشد که با وجود داشتن ماهیتی تقریباً ناشناخته، بسیار بیشتر از ماده معمولی در جهان ما است.

اکسیون‌ها اغلب نباید با ماده مرئی یا معمولی تعامل داشته باشند، اما به گفته «منجیائو شیائو» فیزیکدان موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، برخی فرضیات تصور می‌کنند که فوتون‌ها (ذرات نور) ممکن است در یک رابطه دو طرفه درون یک میدان مغناطیسی قوی به اکسیون‌ها تبدیل شوند و دوباره به حالت اولیه خود بازگردند. ستاره‌ها دارای هسته گرماهسته‌ای هستند و این آن‌ها را به مکانی عالی برای داشتن تعداد و سطح بسیار بالایی از فوتون و مغناطیس تبدیل می‌کند.

«شیائو» افزود: جرم «آلفای شکارچی» ۲۰ برابر خورشید ما است که می‌تواند آن را به آنچه ما آن را یک کارخانه اکسیون می‌نامیم، تبدیل کند.

اگر هسته «آلفای شکارچی» اکسیون تولید می‌کند، آن‌ها باید بتوانند از جاذبه ستاره فرار کنند و به طور دسته جمعی به سوی ما جریان پیدا کنند.

«شیائو» می‌گوید: اکسیون‌ها در تعامل با میدان مغناطیسی کهکشان راه شیری ممکن است دوباره در میدان پرتوی ایکس از طیف تابش الکترومغناطیسی به فوتون تبدیل شوند. «آلفای شکارچی» نباید نور اشعه ایکس زیادی ساطع کند، در حالی که این اتفاق بدان معناست که انتشار هرگونه اشعه ایکس از یک ستاره پیر می‌تواند وجود ماده تاریک را به شکل اکسیون‌ها نشان دهد.

تلسکوپ آرایه طیف‌سنجی هسته‌ای ناسا (NuSTAR) در فضا این امکان را به «شیائو» و همکارانش داده است تا به دنبال نشانه‌هایی از اشعه ایکس باشند که از «آلفای شکارچی» برمی‌خیزد، اما متأسفانه چیزی غیر از فرآیند‌های اخترفیزیکی معمولی مانند انتشار مقدار کمی اشعه ایکس که هنوز هم به طور مستمر تولید می‌شود، چیزی مشاهده نکردند. این در حالی است که یافته‌های جدید ارائه شده حاکی از آن است که اکسیون‌ها و فوتون‌ها حداقل سه برابر کمتر از آنچه دانشمندان تصور می‌کردند، تمایل به تعامل دارند.

«جاشوا فاستر» فیزیکدان MIT می‌گوید: اگر محققان اشعه ایکس مورد انتظار از یک ستاره را رصد کنند، لزوماً به معنای واقعی بودن و وجود داشتن اکسیون‌ها نیست. با این وجود دانشمندان هنوز هم باید نشان دهند که این اشعه‌ها از منابع ماده غیر تاریک ساطع نمی‌شوند.

«شیائو» می‌گوید: دانشمندان هنوز هم ممکن است اکسیون‌های ماده تاریک را بیابند. هر وقت این اتفاق رخ دهد، ستاره‌شناسان شناخت ما از «آلفای شکارچی» را بسیار پیشرفت می‌دهند. علاوه بر این، اگر بتوانیم اکسیون‌های ماده تاریک را که از «آلفای شکارچی» می‌آیند، شناسایی کنیم، سرانجام ممکن است بتوانیم محاسبه کنیم که این ستاره غول آسا و پیر چه زمانی به ابرنواختر می‌رود.