Το νεφέλωμα της κιθάρας. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Δεδομένου ότι αποτελεί μεγάλο μέρος του Σύμπαντος, νομίζετε ότι θα γνωρίζαμε τι σκοτεινή ύλη είναι τώρα. Μια διεθνής ομάδα ερευνητών θεωρεί τώρα ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να είναι μια κατηγορία σωματιδίων γνωστών ως «στείρα νετρίνα». Αυτά τα σωματίδια, που σχηματίστηκαν ακριβώς στο Big Bang, θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη χαμένη μάζα του Σύμπαντος και θα είχαν την πρακτική παρενέργεια της επιτάχυνσης του πρώιμου σχηματισμού των άστρων.
Η σκοτεινή ύλη μπορεί να έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη δημιουργία αστεριών στις αρχές του σύμπαντος. Εάν όμως συμβαίνει αυτό, η σκοτεινή ύλη πρέπει να αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται «στείρα νετρίνα». Ο Peter Biermann του Max Planck Institute for Radio Astronomy στη Βόννη και ο Alexander Kusenko, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες, έδειξαν ότι όταν τα αποστειρωμένα νετρίνα αποσυντίθενται, επιταχύνει τη δημιουργία μοριακού υδρογόνου. Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να είχε βοηθήσει να φωτίσει τα πρώτα αστέρια μόνο 20 έως 100 εκατομμύρια χρόνια μετά το big bang. Αυτή η πρώτη γενιά αστεριών στη συνέχεια ιονίζει το αέριο που τα περιβάλλει, περίπου 150 έως 400 εκατομμύρια χρόνια μετά τη μεγάλη έκρηξη. Όλα αυτά παρέχουν μια απλή εξήγηση σε κάποιες μάλλον προβληματικές παρατηρήσεις σχετικά με τη σκοτεινή ύλη, τα αστέρια νετρονίων και την αντιύλη.
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα νετρίνα έχουν μάζα μέσω πειραμάτων ταλάντωσης νετρίνων. Αυτό οδήγησε στη διατύπωση ότι υπάρχουν «αποστειρωμένα» νετρίνα - γνωστά και ως δεξιόστροφα νετρίνα. Δεν συμμετέχουν άμεσα σε αδύναμες αλληλεπιδράσεις, αλλά αλληλεπιδρούν μέσω της ανάμειξής τους με συνηθισμένα νετρίνα. Ο συνολικός αριθμός των στείρων νετρίνων στο σύμπαν είναι ασαφής. Εάν ένα αποστειρωμένο νετρίνο έχει μόνο μάζα λίγων κιλοηλεκτρονολυλίων (το 1 keV είναι το ένα εκατοστό της μάζας ενός ατόμου υδρογόνου), αυτό θα εξηγούσε την τεράστια, χαμένη μάζα στο σύμπαν, που μερικές φορές ονομάζεται «σκοτεινή ύλη». Οι αστροφυσικές παρατηρήσεις υποστηρίζουν την άποψη ότι η σκοτεινή ύλη είναι πιθανό να αποτελείται από αυτά τα αποστειρωμένα νετρίνα.
Η θεωρία των Biermann και Kusenko ρίχνει φως σε μια σειρά από ανεξήγητους αστρονομικούς γρίφους. Πρώτα απ 'όλα, κατά τη διάρκεια του big bang, η μάζα των νετρίνων που δημιουργήθηκαν στο Big Bang θα ισοδυναμούσε με αυτό που χρειάζεται για να ληφθεί υπόψη η σκοτεινή ύλη. Δεύτερον, αυτά τα σωματίδια θα μπορούσαν να είναι η λύση στο μακροχρόνιο πρόβλημα του γιατί οι πάλσαρ κινούνται τόσο γρήγορα.
Τα παλίσια είναι αστέρια νετρονίων που περιστρέφονται με πολύ υψηλή ταχύτητα. Δημιουργούνται σε εκρήξεις σουπερνόβα και συνήθως εκτοξεύονται προς μία κατεύθυνση. Η έκρηξη τους δίνει μια «ώθηση», σαν μια μηχανή πυραύλων. Τα Pulsars μπορούν να έχουν ταχύτητες εκατοντάδων χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο - ή μερικές φορές ακόμη και χιλιάδες. Η προέλευση αυτών των ταχυτήτων παραμένει άγνωστη, αλλά η εκπομπή αποστειρωμένων νετρίνων θα εξηγούσε τα παλμικά λάκτισμα.
Το Νεφέλωμα Κιθάρας περιέχει ένα πολύ γρήγορο πάλσαρ. Εάν η σκοτεινή ύλη αποτελείται από σωματίδια που επαναπροσδιορίζουν το σύμπαν - όπως υποδηλώνουν οι Biermann και Kusenko - η κίνηση του pulsar θα μπορούσε να δημιουργήσει αυτήν την κοσμική κιθάρα.
Τρίτον, τα αποστειρωμένα νετρίνα μπορούν να βοηθήσουν στην εξήγηση της απουσίας αντιύλης στο σύμπαν. Στο πρώιμο σύμπαν, τα αποστειρωμένα νετρίνα θα μπορούσαν να έχουν «κλέψει» αυτό που ονομάζεται «αριθμός λεπτονών» από το πλάσμα. Αργότερα, η έλλειψη αριθμού λέπτον μετατράπηκε σε αριθμό μη-μηδέν baryon. Η προκύπτουσα ασυμμετρία μεταξύ των βαρυονίων (όπως τα πρωτόνια) και των αντιβαρυονίων (όπως τα αντιπρωτόνια) θα μπορούσε να είναι ο λόγος για τον οποίο το σύμπαν δεν έχει αντιύλη.
«Ο σχηματισμός κεντρικών γαλαξιακών μαύρων οπών, καθώς και η δομή σε υπογαλαξιακές κλίμακες, ευνοεί τα αποστειρωμένα νετρίνα να εξηγούν τη σκοτεινή ύλη. Η συναίνεση πολλών έμμεσων αποδεικτικών στοιχείων οδηγεί σε κάποιον να πιστεύει ότι το μακροχρόνιο περιζήτητο σωματίδιο σκοτεινής ύλης μπορεί πράγματι να είναι ένα αποστειρωμένο νετρίνο », λέει ο Peter Biermann.
Αρχική πηγή: Max Planck Society
