Principales resultados
El equipo de investigadores de la UA ha realizado dos contribuciones clave en la búsqueda de este axión: la identificación de una nueva región de exclusión en su espacio de parámetros y el desarrollo de un método innovador para acotar sus propiedades utilizando estrellas de neutrones. “Hemos investigado cómo la hipotética partícula afecta a la energía y presión de la materia nuclear dentro de las estrellas de neutrones”, explican.
Las soluciones obtenidas revelan que, para ciertos valores de los parámetros del axión QCD, la capa externa de la estrella de neutrones se vuelve más delgada, reduciendo su aislamiento térmico y acelerando el enfriamiento de la estrella. Por comparación, “esto es equivalente a que un planeta pierda su atmósfera y se anule el efecto invernadero”, explican.
Para alcanzar esta conclusión, los investigadores de la UA han llevado a cabo simulaciones de la evolución térmica de la estrella a largo plazo. “En etapas avanzadas de la evolución, las simulaciones predijeron estrellas de neutrones más frías que los datos observacionales. Esta diferencia nos ha permitido establecer nuevos límites a los valores de los parámetros del axión QCD”, señalan.
A diferencia de enfoques previos, el nuevo método ideado examina cómo la propia presencia del axión modifica la estructura de la estrella de neutrones, comprimiendo sus capas externas y acelerando su enfriamiento. Además, aclaran, “la región de exclusión que hemos identificado restringe modelos teóricos previos, especialmente aquellos en los que el axión QCD sería un poco más ligero de lo esperado”.
“Si bien aún no hemos detectado el axión QCD, su posible influencia en los entornos más extremos del universo abre una ventana única para explorar los misterios más profundos de la física”, concluyen los investigadores de la UA.
Referencia:
Antonio Gómez-Bañón et al, “Constraining Light QCD Axions with Isolated Neutron Star Cooling”, Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.133.251002