Zvezdnaya evolyutsiya i aksionopodobnye chastitsy: novye ogranicheniya i ukazaniya iz analiza sharovykh skopleniy v dannykh Gaia DR3

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Аксионоподобные частицы (ALP) – это гипотетические псевдоскалярные бозоны, естественным образом появляющиеся в расширениях Стандартной модели. Их взаимодействие с обычной материей и излучением подавлено, что затрудняет их обнаружение в лабораторных экспериментах. Однако эти частицы, образующиеся в недрах звезд, могут обеспечивать дополнительный механизм потери энергии, потенциально влияя на звездную эволюцию. Известные методы поиска таких эффектов включают в себя измерение свойств красных гигантов и гелиевых звезд в шаровых скоплениях. Здесь мы используем опубликованные каталоги звезд, отобранных в качестве членов семи шаровых скоплений на основе параллаксов и собственных движений, измеренных инструментом Gaia (Data Realease 3). Используя ранее выведенные теоретические соотношения и новые данные, мы находим ограничение сверху на константу связи ALP с электронами, gae < 5.2 × 10−14 (95% CL), и указание (3.3σ) на ненулевую константу связи ALP с фотонами, gaγ = (6.5+1.1−1.3) × 10−11 ГэВ−1. Учитывая точность современных наблюдательных данных, в будущем необходимо уточнить ограничения на ALP с помощью более сложных анализов.

About the authors

S. V Troitskiy

Email: st@ms2.inr.ac.ru

References

  1. G. G. Raffelt, Stars as laboratories for fundamental physics: The astrophysics of neutrinos, axions, and other weakly interacting particles, University of Chicago Press, Chicago (1996).
  2. L. Di Luzio, M.Fedele, M. Giannotti, F. Mescia, and E. Nardi, JCAP 02, 035 (2022).
  3. A. Caputo and G. Raffelt, PoS 454, 041 (2024).
  4. A. Renzini and F. F. Pecci, Ann. Rev. Astron. Astrophys. 26, 199 (1988).
  5. T. Prusti, J. de Bruijne, A. Brown et al. (Gaia), Astron. Astrophys. 595, A1 (2016).
  6. A. Vallenari, A. Brown, T. Prusti et al. (Gaia), Astron. Astrophys. 674, A1 (2023).
  7. G. A. Gontcharov, A. V. Mosenkov, and M. Y. Khovritchev, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 483, 4949 (2019).
  8. G. A. Gontcharov, M. Y. Khovritchev, and A. V. Mosenkov, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 497, 3674 (2020).
  9. G. A. Gontcharov, M. Y. Khovritchev, A. V. Mosenkov, V. B. Il’in, A. A. Marchuk, S. S. Savchenko, A. A. Smirnov, P. A. Usachev, and D. M. Poliakov, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 508, 2688 (2021).
  10. G. A. Gontcharov, M. Y. Khovritchev, A. V. Mosenkov, V. B. Il’in, A. A. Marchuk, D. M. Poliakov, O. S. Ryutina, S. S. Savchenko, A. A. Smirnov, P. A. Usachev, J.-W. Lee, C. Camacho, and N. Hebdon, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 518, 3036 (2023).
  11. G. A. Gontcharov, C. J. Bonatto, O. S. Ryutina, S. S. Savchenko, A. V. Mosenkov, V. B. Il’in, M. Y. Khovritchev, A. A. Marchuk, D. M. Poliakov, A. A. Smirnov, and J. Seguine, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 526, 5628 (2023).
  12. G. A. Gontcharov, S. S. Savchenko, A. A. Marchuk, C. J. Bonatto, O. S. Ryutina, M. Y. Khovritchev, V. B. Il’in, A. V. Mosenkov, D. M. Poliakov, and A. A. Smirnov, Res. Astron. Astrophys. 24, 065014 (2024).
  13. H. Baumgardt and E. Vasiliev, Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 505, 5957 (2021).
  14. P. Montegriffo, M. Bellazzini, F. De Angeli et al. (Gaia), Astron. Astrophys. 674, A33 (2023).
  15. E. B. Amoores, R. M. Jesus, A. Moitinho, V. Arsenijevic, R. S. Levenhagen, D. J. Marshall, L. O. Kerber, R. Künzel, and R. A. Moura, Mon. Not. R. Astron. Soc. 508, 1788 (2021).
  16. O. Straniero, C. Pallanca, E. Dalessandro, I. Domínguez, F. R. Ferraro, M. Giannotti, A. Mirizzi, and L. Piersanti, Astron. Astrophys. 644, A166 (2020).
  17. A. Ayala, I. Domínguez, M. Giannotti, A. Mirizzi, and O. Straniero, Phys. Rev. Lett. 113, 191302 (2014).
  18. G. Worthey and H.-C. Lee, Astrophys. J. Suppl. 193, 1 (2011).
  19. A. Recio-Blanco, G. Piotto, F. de Angeli, S. Cassisi, M. Riello, M. Salaris, A. Pietrinferni, M. Zoccali, and A. Aparicio, Astron. Astrophys. 432, 851 (2005).
  20. A. Serenelli, A. Weiss, S. Cassisi, M. Salaris, and A. Pietrinferni, Astron. Astrophys. 606, A33 (2017).
  21. L. Di Luzio, M. Fedele, M. Giannotti, F. Mescia, and E. Nardi, Phys. Rev. Lett. 125(13), 131804 (2020).
  22. F.Tognini, G. Valle, M. Dell’Omodarme, S. Degl’Innocenti, and P. G. Prada Moroni, Astron. Astrophys. 679, A75 (2023).
  23. M. J.Dolan, F. J. Hiskens, and R. R. Volkas, JCAP 10, 096 (2022).
  24. S. Navas, C. Amsler, T. Gutsche et al. (Particle Data Group), Phys. Rev. D 110, 030001 (2024).
  25. A. Mucciarelli, L. Lovisi, B. Lanzoni, and F. R. Ferraro, Astrophys. J. 786, 14 (2014).
  26. M. Salaris, M. Riello, S. Cassisi, and G. Piotto, Astron. Astrophys. 420, 911 (2004).
  27. I. G. Irastorza and J. Redondo, Prog. Part. Nucl. Phys. 102, 89 (2018).
  28. M. Libanov and S. Troitsky, Phys. Lett. B 802, 135252 (2020).
  29. L.-Q. Gao, X.-J. Bi, J. Li, and P.-F. Yin, arXiv:2407.20118 (2024).
  30. C. O’Hare, https://cajohare.github.io/AxionLimits/, July (2020).
  31. W. A. Terrano, E. G. Adelberger, J. G. Lee, and B. R. Heckel, Phys. Rev. Lett. 115, 201801 (2015).
  32. E. Aprile, K. Abe, F. Agostini et al. (XENONnT), Phys. Rev. Lett. 129, 161805 (2022).
  33. R. Ballou, G. Deferne, M.Finger et al. (OSQAR), Phys. Rev. D 92, 092002 (2015).
  34. V. Anastassopoulos, S. Aune, K. Barth et al. (CAST), Nature Phys. 13, 584 (2017).
  35. K. Altenmuüller, V. Anastassopoulos, S. Arguedas-Cuendis et al. (CAST), arXiv:2406.16840 (2024).
  36. D. Noordhuis, A. Prabhu, S. J. Witte, A. Y. Chen, F. Cruz, and C. Weniger, Phys. Rev. Lett. 131, 111004 (2023).
  37. M. Giannotti, I. G. Irastorza, J. Redondo, A. Ringwald, and K. Saikawa, JCAP 10, 010 (2017).
  38. S. V. Troitsky, JETP Lett. 105, 55 (2017).
  39. G. Galanti and M. Roncadelli, Universe 8, 253 (2022).
  40. G. Galanti, L. Nava, M. Roncadelli, F. Tavecchio, and G. Bonnoli, Phys. Rev. Lett. 131, 251001 (2023).
  41. S. V.Troitsky, Pis’ma v ZhETF 116, 745 (2022).
  42. S. Troitsky, JCAP 01, 016 (2024).
  43. M. A.Kudenko and S. V. Troitsky, JETP Lett. 119, 335 (2024).
  44. M. Simet, D. Hooper, and P. D. Serpico, Phys. Rev. D 77, 063001 (2008).
  45. M. Fairbairn, T. Rashba, and S. V. Troitsky, Phys. Rev. D 84, 125019 (2011).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).