神秘的X射線背後可能是前所未有的被稱為軸突的粒子。距離地球400多個光年，有一堆年輕的中子星，它們的年齡太高了。這些被稱為“壯麗的七顆星”的恆星發出一束科學家無法解釋的超高能X射線。 現在，科學家們提出了一個可能的罪魁禍首：軸，理論粒子在存在磁場的情況下會變成輕粒子。

XMM-牛頓（X射線多鏡任務）太空望遠鏡的藝術性渲染。對XMM-Newton和Chandra X射線太空望遠鏡的檔案資料進行的研究發現，附近7號壯麗中子星產生了高水平的X射線發射證據，這可能是由被稱為軸子的假設粒子引起的。（圖片：©D.Ducros; ESA / XMM-Newton，CC BY-SA 3.0 IGO）

在一項於1月12日發表在《物理評論快報》上的新研究中，勞倫斯·伯克利國家實驗室的物理學家本傑明·薩夫迪及其同事使用超級計算機來模擬恆星內部產生的軸可在恆星外部的磁場中轉換為X射線的想法。從來沒有直接觀察到過軸子，但首先將其推論為存在於1970年代。

現在還不能確定斧頭是否存在或它們是否是怪異的X射線的真正罪魁禍首，但研究人員希望新的計算機建模可能指向標準物理模型之外的事物，該模型描述了已知的亞原子粒子。 這種[X射線]過量物的存在，而且非常有信心在這種過量物中有新的東西。如果我們100％確定我們所看到的是一個新粒子，那將是巨大的。這將是物理學上的革命。

神秘的X射線

考慮到它們的年齡和型別，“壯麗七星”應該只發射低能X射線和紫外線。但是天文學家已經觀察到了一些他們無法解釋的東西：高能量的X射線從恆星上散發出來。中子星是燃料耗盡並坍塌的巨星的殘骸。一種中子星，稱為脈衝星，在整個電磁頻譜中發出輻射，包括高能X射線。但是壯麗的七星並不是脈衝星。

科學家們還在中子星團後面搜尋可能發射神秘X射線的其他物體，但是歐洲航天局的XMM-牛頓望遠鏡和美國宇航局的錢德拉X射線望遠鏡都沒有發現任何可能是罪魁禍首的東西。 還提出了軸子作為解決該神秘問題的方法。

真的可以在中子星內部產生軸子嗎？為了找到答案，薩夫迪和他的同事們求助於密歇根大學和勞倫斯伯克利國家實驗室的超級計算機。 這涉及到很多資料處理和資料分析。我們必然要對中子星的內部進行建模，以預測該星內部應產生多少軸。

難以捉摸的斧頭

軸（如果存在）是質量非常低的基本粒子。軸力可能是暗物質的組成部分，根據其引力效應，暗物質似乎佔了宇宙質量的四分之一。 薩夫迪（Safdi）和他的團隊發現，軸的作用可能非常像中微子，中微子是另一種極輕的亞原子粒子，已被證明存在。當中子相互碰撞時，在中子星內部產生中微子。軸可以以相同的方式產生。

考慮到它們的質量低以及與其他物質的相互作用弱，軸很容易逃脫中子星的核心並飛向太空。極強的磁場圍繞著中子星。在這些場的存在下，軸將轉換為光子或光粒子。這些光粒子以比可見光短的波長傳播，在天文儀器上會記錄為高能X射線。

明尼蘇達大學的博士後研究員雷蒙德·科（Raymond Co）表示：我們還沒有聲稱已經發現了軸，但是我們說的是額外的X射線光子可以用軸來解釋。這是對X射線光子中過量物質的令人興奮地發現，這是令人激動的可能性，已經與我們對軸的解釋一致。下一步是在白矮星中尋找軸心，白矮星是另一組不應該發出X射線的恆星。 如果我們也看到那裡的X射線超標，那麼這將超出標準模型，這已經非常令人信服了。