Constraining the Axion-Photon Coupling Using Subgiant Asteroseismology

Asterosismologia tem-se revelado, juntamente com modelização estelar, uma ferramenta indispensável para constringir propriedades de matéria escura. Neste trabalho, estudamos pela primeira vez a influência de produção axiónica na evolução de uma estrela subgigante -- {KIC} 6933899 -- comparando modelos computacionais com dados observacionais, de forma a limitar o acoplamento $g_{a\gamma}$. Executamos primeiro uma calibração de alta precisão de um modelo estelar, de modo a obter uma referência para os testes subsequentes.

Aplicamos seguidamente um diagnóstico de duas fases, primeiro utilizando quantidades globais e seguidamente rácios sísmicos de alta precisão. Concluímos que a presença de axiões não contraria observações, pelo contrário melhorando a qualidade dos modelos estelares para uma certa gama de acoplamentos. Adicionalmente, concluímos que sismologia permite a definição de um limite superior a $g_{a\gamma} \leq 6.4\times 10^{-11} $ GeV$^{-1}$, compatível com observações a um nível de confiança de $68\%$, mais estrito que os constrangimentos mais recentes derivados tanto de observações a aglomerados globulares como de detecções diretas.

Sugerimos adicionalmente um limite mais conservador de $g_{a\gamma} \leq 1.1\times 10^{-10} $ GeV$^{-1}$ com um intervalo de confiança de $95\%$. Ademais, este novo método de diagnóstico tem a possibilidade de vir a ser aplicado a dados que serão obtidos através de futuras missões asterosismológicas, como é o caso da {PLATO}, projetada para ser lançada em 2026, na perspetiva de expandir o nosso conhecimento sobre axiões.