Nebuloasa Chitarei. Faceți clic pentru a mări
Deoarece constituie o mare parte a Universului, ai crede că acum vom ști care este materia întunecată. O echipă internațională de cercetători teoretizează acum că materia întunecată ar putea fi o clasă de particule cunoscute sub denumirea de „neutrozi sterili”. Aceste particule, formate chiar la Big Bang, ar putea reprezenta masa lipsă a Universului și ar avea efectul la îndemână de a accelera formarea timpurie a stelelor.
Este posibil ca materia întunecată să fi jucat un rol major în crearea de stele chiar la începuturile universului. Dacă acesta este cazul, însă, materia întunecată trebuie să fie formată din particule numite „neutrino-uri sterile”. Peter Biermann, de la Institutul Max Planck pentru Radio Astronomie din Bonn, și Alexander Kusenko, de la Universitatea din California, Los Angeles, au arătat că atunci când neutrinii sterili se descompun, grăbește crearea hidrogenului molecular. Acest proces ar fi putut ajuta la aprinderea primelor stele doar la aproximativ 20 până la 100 de milioane de ani după big bang. Această primă generație de stele a ionizat apoi gazul care îi înconjoară, la aproximativ 150 până la 400 de milioane de ani după big bang. Toate acestea oferă o explicație simplă pentru unele observații destul de nedumeritoare cu privire la materia întunecată, stele cu neutroni și antimaterie.
Oamenii de știință au descoperit că neutrinii au masă prin experimente de oscilație a neutrinilor. Acest lucru a dus la postularea că există neutrini „sterili” - cunoscuți și sub denumirea de neutrini de la dreapta. Ei nu participă direct la interacțiuni slabe, dar interacționează prin amestecarea lor cu neutrinii obișnuiți. Numărul total de neutrini sterili din univers nu este clar. Dacă un neutrin steril are doar o masă de câteva kiloelectronvolți (1 keV este o milionime din masa unui atom de hidrogen), aceasta ar explica masa uriașă, lipsă din univers, numită uneori „materie întunecată”. Observațiile astrofizice susțin ideea că materia întunecată este probabil să constea din acești neutrini sterili.
Teoria lui Biermann și Kusenko aruncă o lumină asupra unui număr de puzzle-uri astronomice încă inexplicabile. În primul rând, în timpul big bang-ului, masa neutrinilor creați în Big Bang ar egala ceea ce este necesar pentru a ține cont de materia întunecată. În al doilea rând, aceste particule ar putea fi soluția problemei de lungă durată a motivului pentru care pulsars se mișcă atât de repede.
Pulsars sunt stele neutronice care se rotesc la o viteză foarte mare. Sunt create în explozii de supernove și, în mod normal, sunt expulzate într-o direcție. Explozia le dă o apăsare, ca un motor de rachetă. Pulsars pot avea viteze de sute de kilometri pe secundă - sau uneori chiar mii. Originea acestor viteze rămâne necunoscută, dar emisia neutrinilor sterili ar explica loviturile pulsare.
Nebula de chitară conține un pulsar foarte rapid. Dacă materia întunecată este formată din particule care au reionizat universul - așa cum sugerează Biermann și Kusenko - mișcarea pulsarului ar fi putut crea această chitară cosmică.
În al treilea rând, neutrinii sterili pot ajuta la explicarea absenței antimateriei în univers. În universul timpuriu, neutrinii sterili ar fi putut „fura” ceea ce se numește „număr de lepton” din plasmă. Ulterior, lipsa numărului de lepton a fost transformată într-un număr barion non-zero. Asimetria rezultată între baroni (ca protonii) și antibiotoni (precum antiprotonii) ar putea fi motivul pentru care universul nu are antimaterie.
„Formarea găurilor negre galactice centrale, precum și structura la scară subgalactică favorizează neutrinii sterili pentru a ține cont de materia întunecată. Consensul mai multor dovezi indirecte face ca cineva să creadă că particulele mult căutate de materie întunecată pot fi, într-adevăr, un neutrin steril ”, spune Peter Biermann
Sursa originală: Max Planck Society
