Steaua gigantică Betelgeuse ar putea fi o ''fabrică'' de materie întunecată

În profunzimile sale ultrafierbinţi, gigantica stea roşie Betelgeuse ar putea produce cantităţi uriaşe de particule ipotetice de materie întunecată, particule denumite axioni, conform oamenilor de ştiinţă care caută misterioasa materie care ar trebui să fie omniprezentă în Univers.

Conform modelelor matematice, materia întunecată ar trebui să reprezinte 73% din materia din Univers şi 23% din masa-energia sa.

Un studiu recent, care îşi propunea să identifice o eventuală emisie de axioni dinspre Betelgeuse, nu a reuşit să-şi atingă obiectivul însă chiar şi acest eşec îi poate ajuta pe oamenii de ştiinţă să-şi rafineze sistemul de căutare al particulelor bănuite a forma materia întunecată.

Vizibilă ca un strălucitor punct roşu în constelaţia Orion, Betelgeuse este o stea îndelung studiată de astronomi. Din punct de vedere cosmologic ea se află relativ aproape de Soare - 520 de ani lumină - iar o serie de observaţii realizate anul trecut au arătat că masiva stea are o strălucire variabilă, motiv pentru care unii oameni de ştiinţă au avansat ipoteza că ar fi pe cale să explodeze sub formă de supernovă.

O stea atît de masivă şi de fierbinte ar putea fi locul ideal pentru a căuta axioni, conform astrofizicienilor. Aceste particule conjecturate ar putea avea între o milionime şi o miliardime din masa unui electron şi sînt considerate candidatele ideale pentru a explica materia întuneca tă.

Dacă axionii sînt materie întunecată, atunci ei nu interacţionează puternic cu particulele de lumină, însă conform unor teorii, există o mică probabilitate ca fotonii să poată oscila între starea de particule de lumină şi cea de axioni în prezenţa unor cîmpuri magnetice extrem de puternice, după cum explică Mengjiao Xiao, fizician la Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Inima termonucleară a unei stele este cel mai potrivit loc pentru a găsi atît cantităţi uriaşe de fotoni cît şi cîmpuri magnetice extrem de puternice, iar Betelgeuse, care este de 20 de ori mai masivă decît Soarele, ar putea fi "o fabrică de axioni", conform lui Xiao.

Dacă axionii sînt produşi într-un astfel de mediu extrem, ei ar trebui totuşi să poată evada spre exterior în cantităţi mari şi să fie detectaţi de pe Pămînt. Prin interacţiunea cu cîmpul magnetic al Căii Lactee, aceşti axioni ar putea să treacă din nou în starea de fotoni în zona de raze-X a spectrului electromagnetic, mai susţine Xiao.

Betelgeuse este considerată o stea aflată spre sfîrşitul vieţii şi astfel nu ar trebui să emită o cantitate foarte mare de raze-X. Din acest motiv, detectarea unei emisii de radiaţii X dinspre Betelgeuse ar putea indica prezenţa axionilor.

Mengjiao Xiao şi colegii săi au folosit sistemul Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), aparţinînd NASA, pentru a căuta emisiile de radiaţii X provenite dinspre Betelgeuse, dar au reuşit să identifice doar o cantitate mică de astfel de radiaţii, cantitate specifică unei stele aflate în ultimele stadii de viaţă. Concluzia acestui studiu, prezentată de Xiao la 20 aprilie în cadrul unei întruniri a Societăţii Americane de Fizică, sugerează că fotonii şi axionii interacţionează cu o probabilitate de cel puţin trei ori mai mică decît se credea iniţial.

Mediile stelare sînt extrem de violente spre deosebire de condiţiile controlate, de laborator, iar astfel de studii sînt dificil de realizat, explică şi Joshua Foster, fizician la MIT care nu a participat la acest studiu, dar care caută axionii proveniţi din aglomerarea de stele din apropierea centrului galactic. Deşi nu a reuşit să-şi atingă obiectivul, studiul coordonat de Xiao oferă noi date ce pot fi folosite pentru a determina cu mai multă precizie proprietăţile potenţiale ale axionilor, a mai susţinut Foster.

Pe lîngă explicaţiile mult aşteptate cu privire la materia întunecată, este posibil ca axionii, dacă vor fi descoperiţi la un moment dat, să-i ajute pe astronomi să înţeleagă mai bine şi natura lui Betelgeuse, să poată descrie ce se petrece în interiorul acestei stele gigantice şi să calculeze dacă şi cînd aceasta ar putea intra în stadiul de supernovă, a mai adăugat Xiao.