Impressie van een neutronenster. Credit: Casey Reed, courtesy of Penn State; -Creative Commons Attribution Non-Commercial 3.0 License
Een maand geleden hadden we het al over neutronensterren die gehuld kunnen zijn in wolken van axionen, een favoriet hypothetisch donkere materiedeeltje – zie deze en deze Astroblogs daarover. En nu blijkt uit berekeningen van sterrenkundigen van de University of California – Berkeley dat supernovae axionen kunnen produceren. Dat gebeurt binnen een periode van slechts tien seconden vanaf et moment dat de kern van de ster is ingestort tot een neutronenster. Door het extreem krachtige magnetische veld van de ingestorte ster worden de vele axionen omgezet in gammastraling en díe straling kan door sterrenkundigen worden gedetecteerd. Er is al één telescoop in de ruimte die dit in theorie zou kunnen zien, da’s NASA’s Fermi ruimtetelescoop. Die moet dan alleen wel op het moment van het maximum van de supernova exact die kant uit kijken. Bovendien mag de supernova niet te ver weg staan, liefst in ons Melkwegstelsel of dichtbij. De laatste supernova waarbij dat het geval was was SN 1987A, die in de Grote Magelhaense Wolk explodeerde.
Wat is het axion?
Het axion – genoemd naar een schoonmaakmiddel – werd al in 1977 geopperd om duidelijk te maken waarom neutronen nooit reageren op een electrisch veld, terwijl de quarks waar ze uit bestaan dat wel doen – daar werd de Peccei-Quinn theorie voor in het leven geroepen en die vereiste het bestaan van het axion. Dankzij de axionen kan het neutron elektrisch neutraal zijn en blijven én ze verklaren waarom we niet op grote schaal deeltjes zien die de zogeheten CP-symmetrie schenden (het zogeheten sterke CP-probleem).
Credit: Benjamin Safdi, UC Berkeley
Hierboven zie je een voorstelling van hoe bij een gevormde neutronenster een axion (a) wordt omgezet in een gamma-foton (γ), dat vervolgens bij de aarde wordt gedetecteerd door een gammatelescoop. De SN van 1987 werd weliswaar gezien door de Solar Maximum Mission, die ook gammastraling kon zien, maar die telescoop was niet gevoelig genoeg om de γ-straling van de supernova te zien. Mocht het in de toekomst wel lukken om een nabije supernova op het maximum te zien, bijvoorbeeld met een vloot van gammasatellieten in de ruimte die de hele hemel 24/7 in de gaten kunnen houden, dan zou uit de waarnemingen de massa van het axion kunnen worden bepaald. Theoretisch lijkt de kans groot dat als het gaat om een zogeheten QCD axion deze een massa heeft van minstens 50 microelektronvolt (μeV), da’s tien miljard keer zo licht als een elektron.
Meer hierover kan je lezen in het vakartikel van Claudio Andrea Manzari, Yujin Park, Benjamin R. Safdi, Inbar Savoray. Supernova Axions Convert to Gamma Rays in Magnetic Fields of Progenitor Stars. Physical Review Letters, 2024; 133 (21).
Bron: Universiteit van Californië.
Speak Your Mind