U srcu nakupine galaksije udaljene 200 miliona svjetlosnih godina, astronomi nisu uspjeli otkriti hipotetičke čestice zvane aksioni.
Ovo postavlja nova ograničenja na način na koji mislimo da ove čestice rade, ali ima i prilično ozbiljne implikacije na teoriju struna i razvoj Teorije svega, koja opisuje kako funkcionira fizički svemir.
Znanstvenici su iznijeli neke prilično dobre teorije kada je riječ o razumijevanju funkcioniranja svemira. Jedna od njih je opća relativnost koja opisuje kako fizika radi na makro nivou. Druga je kvantna mehanika, koja opisuje kako se stvari ponašaju na atomskom i subatomskom nivou.
Veliki je problem što se dvije teorije ne slažu. Opšta relativnost ne može se svesti na kvantni nivo, a kvantna mehanika ne može se proširiti. Bilo je mnogo pokušaja da se oni sprijatelje razvojem takozvane teorije svega.
Jedan od najperspektivnijih kandidata za rješavanje razlika između opće relativnosti i kvantne mehanike je takozvana teorija struna koja uključuje zamjenu točkastih čestica u fizici čestica sitnim, vibracijskim jednodimenzionalnim žicama.
Uz to, mnogi modeli teorije struna predviđaju postojanje aksiona, čestica ultra-male mase za koje se pretpostavlja da su se pojavile 1970-ih kako bi se pozabavilo pitanjem zašto jake atomske sile slijede ono što se naziva simetrijom pariteta naboja, kad većina modela kaže da ne. . Ispostavilo se da teorija struna također predviđa više čestica koje se ponašaju poput aksiona, nazvanih aksionskim česticama.
Jedno od svojstava čestica nalik aksionu je da se mogu pretvoriti u foton kad prođu kroz magnetno polje; obratno, fotoni se mogu pretvoriti u aksionske čestice kada prođu kroz magnetno polje. Vjerojatnost da se to dogodi ovisi o brojnim faktorima, uključujući snagu magnetskog polja, prijeđeni put i masu čestice.
Naučnici su koristili rendgensku opservatoriju Chandra za proučavanje aktivne jezgre galaksije NGC 1275, koja je udaljena oko 237 miliona svjetlosnih godina u središtu jata galaksija zvanog jato Persej.
Njihova zapažanja tokom osam dana završila su s malo ili nimalo znanja o crnoj rupi. Ali onda su shvatili da se podaci mogu koristiti za traženje čestica sličnih aksionu.
“Rendgenska svjetlost sa NGC1275 mora proći kroz vrući plin iz Perseusove nakupine, a taj plin se namagnetizira”, objasnio je Reynolds.
Magnetsko polje je relativno slabo (10.000 puta slabije od magnetskog polja na površini Zemlje), ali fotoni moraju preći ogromnu udaljenost kroz ovo magnetsko polje. To znači da postoji velika mogućnost za pretvaranje ovih fotona u čestice slične aksionu (pod uvjetom da aksionske čestice imaju dovoljno malu masu). '
Budući da vjerovatnoća pretvorbe ovisi o valnoj duljini fotona, promatranja bi trebala otkriti izobličenja, jer se neke valne duljine pretvaraju učinkovitije od drugih.
Istraživačima je trebalo oko godinu dana mukotrpnog rada, ali na kraju nije pronađeno takvo izobličenje.
To znači da naučnici mogu isključiti postojanje aksiona u opsegu masa na koji su njihova posmatranja bila osetljiva – do jedne milijardite mase elektrona.
“Naše istraživanje ne isključuje postojanje ovih čestica, ali sigurno ne pomaže teoriji struna”, rekla je astronom Helen Russell sa Univerziteta u Nottinghamu u Velikoj Britaniji.
Studija je objavljena u Astrophysical Journal.
Izvori: Fotografija: NASA / CXC / SAO / E.Bulbul, et al.
