利用超巨星探测轴子-夸克耦合

轴子-夸克耦合的有限值使得轴子可以通过热激发和随后的去激发过程在星际环境中产生 $^{57}$Fe 同位素。鉴于其低能级激发态为 14.4 keV，$^{57}$Fe 可在超巨星核心的高温环境下被有效激发，可能导致轴子辐射。这些轴子在银河磁场中转换为光子结果在 14.4 keV 处产生特征线，这可能被硬 X 射线望远镜如 NASA 的核光谱天文台阵列 (NuSTAR) 检测到。本文提出了首次基于 NuSTAR 对贝特格利普斯观测得到的轴子-夸克耦合约束，并讨论了从检测其他相邻超巨星中的该特征线所能获得的潜在见解。我们的结果比来自日食观测得到的约束更为严格，将 $|g_{a\gamma} g_{aN}^{\mathrm{eff}}|$ 的上限设定在 $(1.2 - 2.7) \times 10^{-20}$ GeV$^{-1}$（对于 $m_a \lesssim 10^{-10}$ eV）。