Kitara-nebula. Klikkaa suurentaaksesi
Koska se muodostaa suuren osan maailmankaikkeudesta, luulet tietävämme nyt, mikä on pimeä aine. Kansainvälinen tutkijaryhmä teoretoi nyt, että tumma aine voisi olla luokka hiukkasia, joita kutsutaan steriileiksi neutriinoiksi. Nämä hiukkaset, muodostuneet aivan ison paineen kohdalla, voisivat ottaa huomioon maailmankaikkeuden puuttuvan massan, ja niillä olisi kätevä sivuvaikutus nopeuttaa tähtien varhaista muodostumista.
Tummalla aineella on saattanut olla suuri merkitys tähtiä luotaessa maailmankaikkeuden alussa. Jos näin on, tumman aineen on kuitenkin muodostettava hiukkasista, joita kutsutaan ”steriileiksi neutriinoiksi”. Peter Biermann Max Bonckin radioastronomiainstituutista Bonnissa ja Alexander Kusenko Kalifornian yliopistosta, Los Angeles, ovat osoittaneet, että kun steriilit neutriinot hajoavat, se nopeuttaa molekyylin vedyn luomista. Tämä prosessi olisi voinut auttaa valaisemaan ensimmäiset tähdet vasta noin 20–100 miljoonaa vuotta suuren iskun jälkeen. Tämä ensimmäisen sukupolven tähti ionisoi sitten niitä ympäröivän kaasun, noin 150-400 miljoonaa vuotta suuren iskun jälkeen. Kaikki tämä tarjoaa yksinkertaisen selityksen joillekin melko hämmentäville havainnoille, jotka koskevat tummaa ainetta, neutronitähtiä ja antimateriaa.
Tutkijat havaitsivat, että neutriinoilla on massa neutriino-oskillaatiokokeiden avulla. Tämä johti postulaatioon, että “steriilejä” neutriinoja on olemassa - tunnetaan myös nimellä oikeakätiset neutriinot. Ne eivät osallistu heikkoon vuorovaikutukseen suoraan, mutta vuorovaikutuksessa sekoittamalla tavallisiin neutriinoihin. Steriilien neutriinojen kokonaismäärä maailmankaikkeudessa on epäselvä. Jos steriilillä neutriinoilla on vain muutaman kiloelektronivoltan massa (1 keV on miljoonaosa vetyatomin massasta), se selittäisi maailmankaikkeuden valtavan puuttuvan massan, jota joskus kutsutaan ”pimeäksi aineeksi”. Astrofysikaaliset havainnot tukevat näkemystä, että tumma aine koostuu todennäköisesti näistä steriileistä neutriinoista.
Biermannin ja Kusenkon teoria valaisee monia vielä selittämättömiä tähtitieteellisiä arvoituksia. Ensinnäkin, ison iskun aikana isossa paineessa syntyneiden neutriinojen massa olisi yhtä suuri kuin tarvitaan tumman aineen huomioon ottamiseksi. Toiseksi nämä hiukkaset voisivat olla ratkaisu pitkäaikaiseen ongelmaan, miksi pulsaattorit liikkuvat niin nopeasti.
Pulsarit ovat neutronitähtiä, jotka pyörivät erittäin suurella nopeudella. Ne luodaan supernoova-räjähdyksissä ja poistuvat yleensä yhteen suuntaan. Räjähdys antaa heille "työntö", kuten rakettimoottori. Pulsaarien nopeudet voivat olla satoja kilometrejä sekunnissa - tai joskus jopa tuhansia. Näiden nopeuksien alkuperä on edelleen tuntematon, mutta steriilien neutriinojen emissio selittäisi pulssaripotkut.
Guitar Nebula sisältää erittäin nopean pulsarin. Jos tumma aine on valmistettu hiukkasista, jotka maailmanlaajuisesti muuttivat uudelleen - kuten Biermann ja Kusenko viittaavat - pulsarin liike olisi voinut luoda tämän kosmisen kitaran.
Kolmanneksi, steriilit neutriinot voivat auttaa selittämään antimaterian puuttumista maailmankaikkeudesta. Varhaisessa universumissa steriilit neutriinot olisivat voineet “varastaa” plasmasta nk. “Leptonilukuna”. Myöhemmässä vaiheessa leptonimäärän puute muunnettiin ei-nollaksi baryonilukuksi. Tuloksena saatu epäsymmetria baryonien (kuten protonien) ja vasta-aroneonien (kuten antiprotonien) välillä voisi olla syy siihen, miksi maailmankaikkeudessa ei ole antimateriaa.
”Keskimääräisten galaktisten mustien reikien muodostuminen, samoin kuin rakenne subgalaktisissa asteikkoissa, suosii steriilejä neutriinoja tumman aineen huomioon ottamiseksi. Useiden epäsuorien todisteiden yksimielisyys johtaa siihen, että uskotaan, että pitkään haluttu tumman aineen hiukkanen voi todellakin olla steriili neutriino ”, sanoo Peter Biermann
Alkuperäinen lähde: Max Planck Society
