Gdzie jest ciemna materia? Odpowiedź może być bliżej niż myślimy - choćby na Betelgezie

Kto nie zna Betelgezy niech pierwszy rzuci kamieniem. Wielki czerwony olbrzym o masie 20 razy większej od masy Słońca, oddalony od nas o 520 lat świetlnych i zajmujący prominentne miejsce w górnym lewym rogu gwiazdozbioru Oriona. W 2020 roku wielokrotnie pojawiała się w mediach jako „ta gwiazda, która z niewiadomego powodu zaczęła gasnąć i zapewne lada moment wybuchnie jako supernowa”. Ostatecznie gwiazda nie wybuchła, ale co poszalała po mediach to jej nikt nie odbierze. Kilka miesięcy później naukowcy poinformowali, że niewyjaśniony wcześniej spadek jasności spowodowany był uwolnieniem przez gwiazdy dużego obłoku pyłu, który przesłonił gwiazdę obserwatorom znajdującym się na Ziemi.

Paradoksalnie z ciemną materią powinniśmy być bardziej zaznajomieni, wszak jest jej więcej. Ba, naukowcy szacują, że ciemnej materii we wszechświecie jest aż sześć razy więcej niż materii barionowej, czyli tej, z której składają się gwiazdy, planety i my sami. Mimo to o ciemnej materii nie wiemy niemalże nic. Astronomowie obserwują jedynie jej oddziaływanie grawitacyjne na materię barionową i tyle. Reszta to już tylko hipotezy.

Jedna z hipotez mówi, że ciemna materia składa się z hipotetycznych cząstek zwanych aksjonami. Według zwolenników tej hipotezy, aksjony mają masę milion, a nawet miliard razy mniejszą od masy elektronu. Jak na razie nie udało się znaleźć żadnych cząstek tego rodzaju, ale już poszukiwania pozwoliły nałożyć na ich właściwości pewne ograniczenia.

Badacze podejrzewają, że owe aksjony mogą skupiać się w jądrach takich masywnych gwiazd jak Betelgeza i stamtąd rozlewać się po całym wszechświecie. Skąd taki pomysł? Część teorii wskazuje, że fotony mogą zamieniać się w aksjony w silnych polach magnetycznych, a gdzie lepiej szukać dużej liczby fotonów i silnego pola magnetycznego jak w jądrach gwiazd?

Jeżeli tak faktycznie jest, to Betelgeza powinna emitować duże ilości aksjonów, które z kolei mogą w polu magnetycznym wypełniającym Drogę Mleczną zamieniać się z powrotem w fotony w zakresie rentgenowskim. Badacze podejrzewają, że obserwacje gwiazdy w tym pasmie promieniowania elektrycznego mogą nam powiedzieć czy faktycznie Betelgeza emituje cząstki ciemnej materii.

Obserwacje przeprowadzone za pomocą kosmicznego teleskopu rentgenowskiego NuSTAR jak na razie nie wykazały nadwyżki fotonów rentgenowskich. Te, które się udało zarejestrować, można przypisać konwencjonalnym procesom niewymagającym obecności ciemnej materii. Poszukiwania aksjonów trwają nadal.