Телескоп FAST установил новые рекордные ограничения на аксионную темную материю
Аксионы — одни из наиболее теоретически обоснованных кандидатов на роль частиц темной материи. Они могут превращаться в узкие радиоспектральные линии через эффект Примакова в сильных магнитных полях нейтронных звезд. Это открывает возможность для астрофизического поиска аксионов, дополняющего лабораторные эксперименты.
Международная группа астрономов использовала китайский сферический радиотелескоп FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), самый чувствительный однозеркальный радиотелескоп в мире. Наблюдения проводились на двух изолированных нейтронных звездах, слабо излучающих в рентгеновском диапазоне: RXJ1605.3+3249 и RXJ1308.6+2127.
Именно эти объекты, согласно теоретическим моделям, должны давать самые сильные аксион-конверсионные спектральные линии (ACL). Наблюдения велись в полосе 1.0–1.5 ГГц, что соответствует массе аксиона от 4.14 до 6.20 микроэлектронвольт.
Несмотря на высокую чувствительность FAST, значимого сигнала на уровне 5 сигма обнаружено не было. Однако это позволило установить новые верхние пределы на константу связи аксион-фотон: g_{a??} ? 5?10^{-12} ГэВ^{-1}.
По словам авторов, полученный результат является самым строгим ограничением в данном диапазоне масс среди всех существующих исследований, использующих метод ACL. Это сужает область поисков для аксионной темной материи и демонстрирует потенциал FAST в астрофизике частиц.
Работа опубликована на сервере препринтов arXiv и прошла рецензирование в одном из ведущих астрофизических журналов. Дальнейшие наблюдения на других нейтронных звездах и с более широким частотным покрытием могут либо обнаружить аксионный сигнал, либо еще сильнее ограничить параметры частицы.
