Gitarnevelen. Klikk for å forstørre
Siden det utgjør en stor del av universet, ville du tro at vi ville vite hva mørk materie er nå. Et internasjonalt team av forskere teoretiserer nå at mørk materie kan være en klasse av partikler kjent som "sterile nøytrinoer". Disse partiklene, dannet rett ved Big Bang, kunne forklare universets manglende masse, og ville ha den hendige bivirkningen av å få fart på den tidlige stjernedannelsen.
Mørk materie kan ha spilt en stor rolle i å skape stjerner helt i begynnelsen av universet. Hvis dette er tilfelle, må imidlertid den mørke saken bestå av partikler som kalles "sterile nøytrinoer". Peter Biermann ved Max Planck-instituttet for radioastronomi i Bonn, og Alexander Kusenko, fra University of California, Los Angeles, har vist at når sterile nøytrinoer forfaller, fremskynder det opprettelsen av molekylært hydrogen. Denne prosessen kunne ha bidratt til å lyse opp de første stjernene bare 20 til 100 millioner år etter big bang. Denne første generasjonen stjerner ioniserte deretter gassen som omgir dem, rundt 150 til 400 millioner år etter big bang. Alt dette gir en enkel forklaring på noen ganske rart observasjoner angående mørk materie, nøytronstjerner og antimaterie.
Forskere oppdaget at nøytrinoer har masse gjennom nøytrino-svingningsforsøk. Dette førte til postulasjonen om at det eksisterer “sterile” nøytrinoer - også kjent som høyrehendte nøytrinoer. De deltar ikke direkte i svake interaksjoner, men samhandler gjennom deres blanding med vanlige nøytrinoer. Det totale antallet sterile nøytrinoer i universet er uklart. Hvis en steril nøytrino bare har en masse på noen få kiloelektronvolt (1 keV er en milliondel av massen til et hydrogenatom), vil det forklare den enorme, manglende massen i universet, noen ganger kalt "mørk materie". Astrofysiske observasjoner støtter oppfatningen om at mørk materie sannsynligvis vil bestå av disse sterile nøytrinoene.
Biermann og Kusenkos teori kaster lys over en rekke fortsatt uforklarlige astronomiske gåter. Først av alt, under Big Bang, ville mengden nøytrinoer som ble opprettet i Big Bang, være lik det som trengs for å gjøre rede for mørk materie. For det andre kan disse partiklene være løsningen på det mangeårige problemet med hvorfor pulsarer beveger seg så raskt.
Pulsarer er nøytronstjerner som roterer med meget høy hastighet. De er skapt i supernovaeksplosjoner og kastes normalt ut i en retning. Eksplosjonen gir dem et "dytt", som en rakettmotor. Pulsarer kan ha hastigheter på hundrevis av kilometer i sekundet - eller noen ganger til og med tusenvis. Opprinnelsen til disse hastighetene er fortsatt ukjent, men utslippet av sterile nøytrinoer vil forklare de pulsar sparkene.
Guitar Nebula inneholder en veldig rask pulsar. Hvis mørk materie er laget av partikler som reioniserte universet - som Biermann og Kusenko antyder - kunne pulsars bevegelse ha skapt denne kosmiske gitaren.
For det tredje kan sterile nøytrinoer bidra til å forklare fraværet av antimaterie i universet. I det tidlige universet kunne sterile nøytrinoer ha "stjålet" det som kalles "leptonnummeret" fra plasma. På et senere tidspunkt ble mangelen på leptonnummer konvertert til et ikke-null baryntall. Den resulterende asymmetrien mellom baryoner (som protoner) og antibaryoner (som antiprotoner) kan være årsaken til at universet ikke har noe antimaterie.
“Dannelsen av sentrale galaktiske sorte hull, samt struktur på subgalaktiske skalaer, favoriserer sterile nøytrinoer for å gjøre rede for mørk materie. Konsensus om flere indirekte bevismaterialer fører til at man tror at den lenge etterspurte mørkstoffpartikkelen faktisk kan være en steril nøytrino, sier Peter Biermann
Originalkilde: Max Planck Society
