Наблюдения нейтронных звезд ужесточили пределы потока магнитных монополей

Магнитные монополи — гипотетические частицы, несущие одиночный магнитный заряд. Их существование предсказывается рядом фундаментальных теорий, однако экспериментально они до сих пор не обнаружены. Поиск таких частиц остается одной из важных задач физики высоких энергий.

Нейтронные звезды представляют собой естественные ловушки для монополей: они обладают мощными магнитными полями и высокой плотностью вещества. Если монополь захватывается звездой и сталкивается с нуклоном, это может вызвать распад протона или нейтрона. Выделяющаяся при этом энергия разогревает звезду, что проявляется в виде рентгеновского излучения с её поверхности.

Международная группа астрофизиков обработала архивные данные рентгеновских телескопов Chandra, XMM-Newton и Swift-XRT, полученные для старых изолированных миллисекундных пульсаров. Такие нейтронные звезды уже давно остыли и не должны ярко светиться в рентгеновском диапазоне, что делает их чувствительными индикаторами дополнительного нагрева. Дополнительно были использованы измерения теплового излучения группы нейтронных звезд, известной как «Великолепная семерка».

В результате анализа авторы вывели новое ограничение на галактический поток монополей в зависимости от их массы. Для стандартного сечения процесса катализа распада нуклона около 10^-27 см? предел составил примерно 6?10^-19 частиц на см? в секунду на стерадиан. Главный результат: в диапазоне масс от 10^11 до 10^13 ГэВ/c? эти ограничения являются самыми строгими на сегодняшний день.

Новые пределы заметно улучшают предыдущие оценки, полученные по наблюдениям нейтронных звезд, и конкурируют с ограничениями из других экспериментальных подходов. Работа демонстрирует, что рентгеновские наблюдения старых нейтронных звезд могут служить эффективным инструментом для проверки теорий, предсказывающих существование магнитных монополей.

По словам исследователей, целенаправленные рентгеновские наблюдения старых нейтронных звезд в будущем позволят либо зарегистрировать монополи, либо еще сильнее сузить область их допустимых параметров. Препринт статьи доступен на arXiv и проходит рецензирование для публикации в научном журнале.