Gitarrnebulan. Klicka för att förstora
Eftersom det utgör en stor del av universum, skulle du tro att vi skulle veta vad mörk materia är nu. Ett internationellt forskarteam teoretiserar nu att mörk materia kan vara en klass av partiklar som kallas ”sterila neutrinoer”. Dessa partiklar, bildade precis vid Big Bang, kunde stå för universumets saknade massa och skulle ha den praktiska bieffekten av att påskynda den tidiga bildandet av stjärnor.
Mörk materia kan ha spelat en viktig roll i att skapa stjärnor redan i början av universum. Om så är fallet måste den mörka saken bestå av partiklar som kallas ”sterila neutrinoer”. Peter Biermann från Max Planck-institutet för radioastronomi i Bonn och Alexander Kusenko, University of California, Los Angeles, har visat att när sterila neutriner förfaller, påskyndar det skapandet av molekylärt väte. Denna process kunde ha hjälpt till att tända de första stjärnorna bara 20 till 100 miljoner år efter big bang. Denna första generation av stjärnor joniserade sedan gasen som omger dem, cirka 150 till 400 miljoner år efter big bang. Allt detta ger en enkel förklaring till några ganska förbryllande observationer rörande mörk materia, neutronstjärnor och antimatter.
Forskare upptäckte att neutrino har massa genom neutrinosvängningsförsök. Detta ledde till antagandet att "sterila" neutrinoer finns - även känd som högerhänta neutrino. De deltar inte i svaga interaktioner direkt utan interagerar genom deras blandning med vanliga neutrino. Det totala antalet sterila neutrinoer i universum är oklart. Om en steril neutrino bara har en massa på några kiloelektronvolt (1 keV är en miljondel av massan av en väteatom), skulle det förklara den enorma, saknade massan i universum, ibland kallat "mörk materia". Astrofysiska observationer stödjer uppfattningen att mörk materia sannolikt kommer att bestå av dessa sterila neutrino.
Biermann och Kusenkos teori belyser ett antal fortfarande oförklarliga astronomiska pussel. Först av allt, under big bang, skulle massan av neutrinoer som skapades i Big Bang motsvara vad som behövs för att redovisa mörk materia. För det andra kan dessa partiklar vara lösningen på det långvariga problemet med varför pulsars rör sig så snabbt.
Pulsars är neutronstjärnor som roterar med mycket hög hastighet. De skapas i supernovaexplosioner och kastas normalt ut i en riktning. Explosionen ger dem en "push", som en raketmotor. Pulsars kan ha hastigheter på hundratals kilometer per sekund - eller ibland till och med tusentals. Ursprunget för dessa hastigheter förblir okänt, men utsläppet av sterila neutrinoer skulle förklara pulsar sparkarna.
Guitar Nebula innehåller en mycket snabb pulsar. Om mörk materia är gjord av partiklar som återjoniserade universum - som Biermann och Kusenko antyder - kunde pulsars rörelse ha skapat denna kosmiska gitarr.
För det tredje kan sterila neutrinoer hjälpa till att förklara frånvaron av antimateria i universum. I det tidiga universum kunde sterila neutrinoer ha "stulit" det som kallas "leptonnumret" från plasma. Vid ett senare tillfälle konverterades bristen på leptonnummer till ett icke-noll baryontal. Den resulterande asymmetri mellan baryoner (som protoner) och antibaryoner (som antiprotoner) kan vara orsaken till att universum inte har någon antimateria.
”Bildningen av centrala galaktiska svarta hål, liksom struktur på subgalaktiska skalor, gynnar sterila neutrinoer för att ta hänsyn till mörk materia. Konsensus mellan flera indirekta bevismaterial leder till att man tror att den länge eftertraktade mörkmaterialpartikeln kan vara en steril neutrino, säger Peter Biermann
Ursprungskälla: Max Planck Society
