Astrophysiker der UC Berkeley haben die Entwicklung von GALAXIS (GALactic AXion Instrument for Supernova) vorgeschlagen, einem Satellitenarray zur Gamma-Strahlendetektion, das darauf abzielt, Axionen, einen führenden Kandidaten für dunkle Materie, während Supernova-Ereignissen zu erfassen. Diese Teilchen, die bei der Kollapse eines massiven Sterns in großen Mengen entstehen sollen, könnten bei der Wechselwirkung mit Magnetfeldern in nachweisbare Gamma-Strahlen umgewandelt werden.
Benjamin Safdi, außerordentlicher Professor für Physik an der UC Berkeley, betonte die Bedeutung der Erfassung eines Gamma-Strahlenausbruchs, da dies helfen könnte, die Masse des QCD-Axions zu identifizieren und viele derzeit untersuchte Massenspannen auszuschließen. Die Erfassung solcher Ereignisse ist jedoch aufgrund der Seltenheit naher Supernovae und der begrenzten operativen Möglichkeiten bestehender Gamma-Strahlenobservatorien, insbesondere des Fermi-Gamma-Strahlen-Weltraumteleskops, herausfordernd.
Die letzte beobachtete Supernova, 1987A im Großen Magellanschen Nebel, trat auf, bevor moderne Detektoren empfindlich genug für axionbezogene Beobachtungen waren. Das vorgeschlagene GALAXIS-Array würde die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Gamma-Strahlen von zukünftigen Supernovae zu erfassen, was eine kritische Gelegenheit bietet, unser Verständnis der dunklen Materie voranzutreiben.
Safdi äußerte Bedenken, dass möglicherweise Supernovae verpasst werden, bevor geeignete Instrumente zur Verfügung stehen, und betonte die Dringlichkeit der Entwicklung. Die Studie beschreibt die einzigartigen Eigenschaften von Axionen, die voraussichtlich schwach mit allen fundamentalen Kräften interagieren, wodurch Neutronensterne ideale natürliche Labore für deren Detektion sind.
Simulationen zeigen, dass Axionen von einer nahegelegenen Supernova einen nur etwa 10 Sekunden dauernden Gamma-Strahlenausbruch erzeugen würden, der wichtige Informationen über die Masse des Axions und seine Wechselstärke liefern könnte. Das Forschungsteam hat auch Daten von der Supernova 1987A erneut untersucht, um Einschränkungen für axionähnliche Teilchen zu verfeinern, was das Potenzial für zukünftige Durchbrüche in der Gamma-Strahlen-Astronomie unterstreicht.
Diese Forschung, die Beiträge von Doktoranden Yujin Park und Postdoktoranden Claudio Andrea Manzari und Inbar Savoray umfasst, wurde in 'Physical Review Letters' veröffentlicht.