A sötét anyag jeleinek keresése a gravitációs hatásán kívül kudarcnak bizonyult – de ezúttal ellentmondásos.
A csillagászok nem tapasztalták, hogy a röntgensugárzás a sötét anyag egyik különös jelöltjének terméke: a steril neutrínók.
A kutatók azzal érvelnek, hogy ez egy olyan eredmény, amely kissé árnyékot vet erre a jelöltre, mint a sötét anyag vezető versenyzőjére, de nem utasítja el teljesen.
A sötét anyag óriási régi kérdőjel. Bár nem tudjuk közvetlenül észlelni, tudjuk, hogy létezik, mert valóban erős gravitációs hatása van a látott anyagra.
Például a galaxisok külső szélein lévő anyag gyorsabban mozog, mint ha csak a látható anyag gravitációs hatása alatt állna. És a gravitációs lencse – ahogy a gravitáció hajlítja a fény útját – szintén erősebb, mint amire számítunk. Ezen hatások alapján a csillagászok kiszámították, hogy a világegyetem anyagának 85 százaléka sötét anyag.
Mivel nem találjuk, nem tudjuk, mi az. Számos hipotetikus jelölt van, és a csillagászok megpróbálnak kitalálni őket.
A steril neutrino hipotetikus részecske. A normál neutrínók, a Világegyetem leggyakoribb részecskéi, hasonlóak az elektronokhoz, de nincs töltésük és nagyon kicsi a tömegük, így alig lépnek kölcsönhatásba a normális anyaggal. A fizikusok szerint a steril neutrino a gravitáció kivételével egyáltalán nem lép kölcsönhatásba a normális anyaggal.
De ezek a hipotetikus neutrínók is instabilak. Normális neutrínókká és elektromágneses sugárzásokká kell bomlaniuk. És ha így bomlanak le, akkor ezt a sugárzást fel kell érzékelni. Nagyon gyenge, de kimutatható.
Mint egy 2014-es tanulmány megállapította, távoli galaxisokból származó neutrínók steril bomlásából származó halvány röntgensugarakat detektáltak, a 3,5 keV vonalnak nevezett sugárzást. De az ezt követő vizsgálatok – egy 2016-ban egy 260 000 fényévnyire lévő törpegalaxison, egy másik pedig 2017-ben a 240 millió fényévnyire lévő galaxishalmazon – nem erősítették meg a megállapítást.
Tudjuk, hogy a Tejútrendszer jelentős sötétanyag glóriával rendelkezik, ezért ha a steril neutrínók elbomlanak benne, azokat a galaxis körül kell kimutatni.
A csapat 20 éves nyers archivált röntgenadatok metaanalízisét végezte el a Tejútrendszer üres terén, ahol más világító tárgyak nem akadályoznák a 3,5 KeV-kibocsátás jeleinek felkutatását. Nem találtak ilyet.
“Ez a 2014-es tanulmány és az azt követő munkák megerősítették, hogy a jel jelentős érdeklődést váltott ki az asztrofizika és a részecskefizika közösségei iránt, mivel először lehetőség nyílt arra, hogy mikroszkópos szinten megtanulják, pontosan mi is a sötét anyag” – mondta Ben Safdie, a Michigani Egyetem fizikusa.
“Eredményeink nem azt jelentik, hogy a sötét anyag nem steril neutrino, hanem azt jelenti, hogy – ellentétben a 2014-ben meghirdetettekkel – a mai napig nincs kísérleti bizonyíték a létezésére.
A kutatás a Science folyóiratban jelent meg.
Források: Fotó: A Tejút-galaxis sötétanyag glóriája. Zosia Rostomian és Nicholas Rodd / Berkeley Lab; valamint Christopher Dessert és Benjamin Safdi / Michigani Egyetem
