Guitartågen. Klik for at forstørre
Da det udgør en stor del af universet, ville du tro, vi ville vide, hvad mørkt stof er nu. Et internationalt team af forskere teoretiserer nu, at mørkt stof kan være en klasse af partikler kendt som ”sterile neutrinoer”. Disse partikler, der blev dannet lige ved Big Bang, kunne redegøre for Universets manglende masse og ville have den praktiske bivirkning ved at fremskynde den tidlige dannelse af stjerner.
Mørk stof har måske spillet en stor rolle i at skabe stjerner helt i begyndelsen af universet. Hvis dette er tilfældet, skal det mørke stof dog bestå af partikler kaldet ”sterile neutrinoer”. Peter Biermann fra Max Planck-instituttet for radioastronomi i Bonn og Alexander Kusenko fra University of California, Los Angeles, har vist, at når sterile neutrinoer henfalder, fremskynder det skabelsen af molekylært brint. Denne proces kunne have hjulpet med at lyse de første stjerner op kun 20 til 100 millioner år efter big bang. Denne første generation af stjerner ioniserede derefter gassen omkring dem, omkring 150 til 400 millioner år efter big bang. Alt dette giver en enkel forklaring på nogle ret forvirrende observationer vedrørende mørkt stof, neutronstjerner og antimaterie.
Forskere opdagede, at neutrinoer har masse gennem neutrino-svingningseksperimenter. Dette førte til, at der findes ”sterile” neutrinoer - også kendt som højrehåndede neutrinoer. De deltager ikke direkte i svage interaktioner, men interagerer gennem deres blanding med almindelige neutrinoer. Det samlede antal sterile neutrinoer i universet er uklart. Hvis en steril neutrino kun har en masse på et par kilo-elektronvolt (1 keV er en milliondel af massen af et brintatom), ville det forklare den enorme, manglende masse i universet, nogle gange kaldet ”mørkt stof”. Astrofysiske observationer understøtter synspunktet om, at mørkt stof sandsynligvis vil bestå af disse sterile neutrinoer.
Biermann og Kusenkos teori kaster lys over en række stadig uforklarlige astronomiske gåder. Først og fremmest, under big bang, ville massen af neutrinoer, der blev oprettet i Big Bang, svare til det, der er nødvendigt for at redegøre for mørkt stof. For det andet kan disse partikler være løsningen på det langvarige problem med, hvorfor pulsarer bevæger sig så hurtigt.
Pulsarer er neutronstjerner, der roterer med en meget høj hastighed. De er skabt i supernovaeksplosioner og kastes normalt i en retning. Eksplosionen giver dem et "skub" som en raketmotor. Pulsarer kan have hastigheder på hundreder af kilometer i sekundet - eller nogle gange endda tusinder. Oprindelsen af disse hastigheder forbliver ukendt, men emissionen af sterile neutrinoer forklarer de pulsar spark.
Guiternevel indeholder en meget hurtig pulsar. Hvis mørkt stof er lavet af partikler, som genioniserede universet - som Biermann og Kusenko antyder - kunne pulsars bevægelse have skabt denne kosmiske guitar.
For det tredje kan sterile neutrinoer hjælpe med at forklare fraværet af antimateriale i universet. I det tidlige univers kunne sterile neutrinoer have "stjålet" det, der kaldes "leptonnummeret" fra plasma. På et senere tidspunkt blev manglen på leptonnummer konverteret til et ikke-nul baryonnummer. Den resulterende asymmetri mellem baryoner (som protoner) og antibaryoner (som antiprotoner) kan være årsagen til, at universet ikke har noget antimaterie.
”Dannelsen af centrale galaktiske sorte huller samt struktur på subgalaktiske skalaer favoriserer sterile neutrinoer for at tage højde for mørkt stof. Konsensus om adskillige indirekte beviser fører til, at man tror, at den længe efterspurgte mørkstofpartikel faktisk kan være en steril neutrino ”, siger Peter Biermann
Original kilde: Max Planck Society
