Består universets mystiske mørke materie av sterile nøytrinoer?

Galaksehopen Persevs og røntgensignalet som hinter til at mørk materie kan bestå av elementærpartikkelen steril nøytrino. (Foto: NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al.)
Galaksehopen Persevs og røntgensignalet som hinter til at mørk materie kan bestå av elementærpartikkelen steril nøytrino. (Foto: NASA/CXC/SAO/E.Bulbul, et al.)

Nesten 27 prosent av universet består av mørk materie. Men på tross av at mørk materie finnes i mye større mengder enn vanlig materie, som alt levende og planeter og stjerner består av, vet forskerne ikke hva mørk materie egentlig er.

Mørk materie sender ikke ut lys eller reflekter dette, og er dermed ikke synlig. Men den kan likevel måles fordi den påvirker vanlig materie gjennom tyngdekraften.

Forskerne mener også at den mørke materien formet universets strukturer i enorm skala. Der den mørke materien klumpet seg sammen etter the Big Bang, samlet også den vanlige materien seg og dannet det kosmiske nettet av galaksehoper og galakser.

I dag består så mye som fire femdeler av en galaksehop av mørk materie. Dermed er det ikke rart at de aller nyeste hintene til hva den mørke materien egentlig er kommer fra en galaksehop.

Ukjent røntgensignal fra galaksehop

Galaksehoper er enorme kosmiske strukturer som inneholder hundrevis, til og med tusenvis, av galakser. I rommet mellom galaksene i galaksehopen finnes det også hydrogengass som er varmet opp til ekstreme 10 millioner grader Celsius.

Når hydrogengass blir så varm, gir den fra seg røntgenstråling, det samme gjør andre grunnstoffer som gassen eventuelt inneholder. Til sammen danner de spesifikke mønstre av røntgenstråling.

Disse signalene er synlige for røntgenteleskoper som ESAs XMM-Newton og NASAs Chandra.

ESAs romteleskop XMM Newton undersøker røntgenstrålingen fra ulike himmellegemer. (Foto: ESA)
ESAs romteleskop XMM Newton undersøker røntgenstrålingen fra ulike himmellegemer. (Foto: ESA)

I målingene fra en stor galaksehop kalt Persevs, fant forskerne et mønster av røntgensignaler de ikke hadde sett før. Galaksehopen Persevs befinner seg rundt 240 millioner lysår borte fra jorda, noe som likevel er i nabolaget til the Local Group, galaksehopen som Melkeveien tilhører.

- Om det merkelige signalet var dannet av kjente grunnstoffer, burde det også ha gitt et mønster på andre og mer velkjente bølgelengder, sier Esra Bulbul ved the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i Cambridge i USA og førsteforfatter av artikkelen om de nye funnene.

Lenke til forskningsartikkelen her.

Sterile nøytrinoer og vanlig materie

Dermed måtte forskerne se seg om etter en annen forklaring. Kanskje kom det ukjente signalet av røntgenstråler fra spesielle elementærpartikler kalt sterile nøytrinoer?

Vanlige nøytrinoer er elementærpartikler med lav masse som bare sjelden interagerer med vanlig materie, og da kun gjennom naturkraften som kalles for den svake kjernekraften, samt  tyngdekraften.

Galaksehopen HCG 87 i stjernebildet Steinbukken. NASA
Galaksehopen HCG 87 i stjernebildet Steinbukken. NASA

Sterile nøytrinoer derimot, er en type nøytrinoer som ikke interagerer med vanlig materie og kun påvirker den via tyngdekraften. Dermed er det mulig at sterile nøytrinoer helt eller delvis utgjør den mørke materien i galaksehoper, og gir et glimt av den mørke materiens sanne natur.

Forskerne er likevel forsiktige i sine konklusjoner og mener at flere observasjoner ved hjelp av røntgenteleskoper som XMM-Newton og Chandra må til for å bekrefte en eventuell sammenheng mellom sterile nøytrinoer og mørk materie.

Athena blir ESAs nye røntgenteleskop

Jakten på den mystiske mørke materien er intens og foregår flere andre steder i rommet og på jorda. Fysikkeksperimentet AMS-02 som sitter på utsiden av den internasjonale romstasjonen er bare et av dem som er med på denne jakten.

ESA har nettopp valgt ut et nytt røntgenteleskop som et av sine neste store romprosjekter. Det heter Athena (Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics) og skal utvikles i løpet av de neste 10 årene, med oppskyting rundt 2028.

Athena skal studere det varme universet og finne mer ut om hvordan og hvorfor den vanlige materien samlet seg til galakser og galaksehoper.

Et kjempemessig svart hull som sitter i midten av en galakse har en stor sky av materiale rundt seg. JAXA
Et kjempemessig svart hull som sitter i midten av en galakse har en stor sky av materiale rundt seg. JAXA

Et annet hovedområde er de enorme svarte hullene som lurer i midten av galaksene og som spyr ut store mengder røntgen- og annen stråling med høy energi. Hvilken rolle spiller de supermassive svarte hullene i dannelsen og utviklingen av galakser?

Athena skal også undersøke gammaglimt (kjempemessige eksplosjoner etter blant annet supernovaer), den hete gassen som finnes i rommet mellom galaksene, interaksjonen av magnetfeltene til eksoplaneter og stjernene deres, nordlyset på Jupiter og kometer i vårt eget solsystem.

ESA skal også velge et nytt stort romprosjekt som skal undersøke tyngdekraften og som skal skytes opp rundt 2034.

Powered by Labrador CMS