Een team van natuurkundigen heeft een theoretisch model ontwikkeld waarbij axion-achtige deeltjes (ALPs), ontstaan tijdens supernova-explosies, neutronensterren op de lange termijn kunnen verwarmen.
In een recent onderzoek, gepubliceerd op 21 oktober 2026, beschrijven onderzoekers Debajit Bose, Sougata Ganguly, Tanmoy Kumar en Nirmal Raj hoe hypothetische deeltjes een rol kunnen spelen bij de thermische evolutie van neutronensterren. Volgens de publicatie op arxiv.org kunnen axion-achtige deeltjes in grote hoeveelheden worden geproduceerd in de extreem hete en dichte omgeving van een kerncollaps-supernova.
De rol van gravitationele binding
Het kernpunt van het onderzoek is dat wanneer de massa van deze ALPs zich binnen een orde van grootte van de temperatuur van de supernova bevindt, een aanzienlijk deel van deze deeltjes gravitationeel gebonden blijft aan de resulterende neutronenster. Er vormt zich zo een reservoir van ALPs rondom de ster.
Deze deeltjes zijn niet stabiel en kunnen gedurende de levensduur van de neutronenster vervallen tot fotonen. Dit proces zorgt voor een voortdurende toevoer van energie, wat in feite leidt tot het "opnieuw opwarmen" (reheating) van de neutronenster, zelfs nadat deze volgens standaardmodellen al grotendeels zou moeten zijn afgekoeld.
Analyse van bestaande neutronensterren
Om de theorie te toetsen, hebben de auteurs de gemeten lichtkracht van verschillende neutronensterren geanalyseerd. Hierdoor konden zij diverse parameters van de axion-achtige deeltjes uitsluiten. Een cruciaal onderdeel van deze analyse was het voldoen aan de koelingsbeperkingen van SN 1987A met betrekking tot de koppeling tussen ALPs en nucleonen, zoals beschreven in de .
De onderzoekers richtten zich specifiek op PSR J2144$-$3933, die wordt beschouwd als een van de koudste waargenomen neutronensterren. Met een bovengrens van 35.000 K voor de temperatuur van deze ster konden de wetenschappers de strengste bovengrenzen tot nu toe vaststellen voor de koppeling tussen ALPs en fotonen voor deeltjesmassa's tussen 1 en 400 MeV.
Toekomstige waarnemingen en potentieel
Het onderzoek wijst uit dat de huidige limieten kunnen worden verfijnd door naar jongere neutronensterren te kijken, zoals die in de Cassiopeia A (Cas A) nevel. Omdat de vervalprocessen van ALPs binnen de levensduur van de ster plaatsvinden, kunnen jongere objecten koppelingen blootleggen die ordes van grootte hoger liggen dan bij oudere sterren.
Daarnaast biedt nieuwe technologie kansen voor verdere bewijsvoering. Volgens de zou de detectie van een neutronenster met een temperatuur van 2.000 K via infraroodobservatoria, zoals de James Webb Space Telescope, de huidige limieten drastisch kunnen verlagen. Dit zou het mogelijk maken om ALP-fotonkoppelingen te onderzoeken die drie ordes lager liggen en massa's die een orde lager liggen dan de huidige waarden.
Het volledige rapport, geregistreerd onder het nummer CTPU-PTC-26-27, is beschikbaar via de en valt binnen de vakgebieden van fenomenologische hoge-energiefysica en hoge-energie astrofysische fenomenen. Hoewel andere tools zoals gamma.coai worden gebruikt voor presentaties, is de wetenschappelijke basis van dit specifieke onderzoek volledig geworteld in de theoretische fysica en observationele astronomie.