Pimeän aineen merkkien etsiminen sen painovoiman ulkopuolella on osoittautunut epäonnistumiseksi – mutta tällä kertaa se on kiistanalaista.
Tähtitieteilijät eivät ole havainneet, että röntgensäde loistaa yhden erityisen pimeän aineen ehdokkaan: steriilien neutriinojen.
Tutkijat väittävät, että tämä on tulos, joka heittää hieman varjon tälle ehdokkaalle pimeän aineen johtavana kilpailijana, mutta ei hylkää sitä kokonaan.
Pimeä aine on valtava vanha kysymysmerkki. Vaikka emme voi havaita sitä suoraan, tiedämme sen olevan olemassa, koska sillä on todella voimakas painovoima näkymäämme asiaan.
Esimerkiksi galaksien ulkoreunoilla oleva aine liikkuu nopeammin kuin jos se olisi pelkästään näkyvän aineen painovoiman vaikutuksesta. Ja gravitaatiolinssit – tapa, jolla painovoima taipuu valon polkua – on myös vahvempaa kuin odotamme. Näiden vaikutusten perusteella tähtitieteilijät ovat laskeneet, että 85 prosenttia maailmankaikkeuden aineesta on pimeää ainetta.
Koska emme löydä sitä, emme tiedä mikä se on. On olemassa useita hypoteettisia ehdokkaita, ja tähtitieteilijät yrittävät löytää tapoja havaita heidät.
Steriili neutriino on hypoteettinen hiukkanen. Normaalit neutriinot, maailmankaikkeuden runsaimmat hiukkaset, ovat samanlaisia kuin elektronit, mutta niillä ei ole varausta ja niillä on hyvin pieni massa, joten ne ovat tuskin vuorovaikutuksessa normaalin aineen kanssa. Fyysikot ovat ehdottaneet, että steriili neutriino ei ole lainkaan vuorovaikutuksessa normaalin aineen kanssa, paitsi painovoimalla.
Mutta nämä hypoteettiset neutriinot ovat myös epävakaita. Niiden tulisi hajota normaaleiksi neutriineiksi ja sähkömagneettiseksi säteilyksi. Ja jos ne hajoavat näin, tämä säteily tulisi havaita. Erittäin heikko, mutta havaittavissa.
Kuten vuoden 2014 tutkimuksessa todettiin, kaukaisista galakseista peräisin olevien neutriinojen steriilistä hajoamisesta peräisin olevia heikkoja röntgensäteitä havaittiin, säteilyä kutsutaan 3,5 keV -johdoksi. Mutta sitten tehdyt seurantatutkimukset – yksi vuonna 2016 260 000 valovuoden päässä olevasta kääpiögalaksista ja toinen vuonna 2017 240 miljoonan valovuoden päässä sijaitsevasta galaksiryhmästä – eivät vahvistaneet tulosta.
Tiedämme, että Linnunradalla on merkittävä pimeän aineen halo, joten jos steriilit neutriinot hajoavat siinä, ne tulisi havaita galaksin ympärillä.
Ryhmä suoritti meta-analyysin 20 vuoden ajalta arkistoidusta raa'asta röntgentiedosta Linnunradan ympärillä olevasta tyhjästä tilasta, jossa muut valaisevat esineet eivät häiritsisi 3,5 KeV -päästöjen merkkien etsintää. He eivät löytäneet sellaista.
“ Tämä vuoden 2014 paperi ja myöhempi työ vahvistivat, että signaali on herättänyt merkittävää kiinnostusta astrofysiikan ja hiukkasten fysiikan yhteisöissä, koska on mahdollisuus oppia ensimmäistä kertaa tarkalleen, mikä pimeä aine on mikroskooppisella tasolla '', sanoi fyysikko Ben Safdie Michiganin yliopistosta.
“Tuloksemme eivät tarkoita, että pimeä aine ei ole steriili neutriino, mutta se tarkoittaa, että toisin kuin vuonna 2014 todettiin, ei ole toistaiseksi mitään kokeellisia todisteita sen olemassaolosta.”
Tutkimus julkaistiin Science-lehdessä.
Lähteet: Kuva: Linnunradan galaksin pimeä ainehalo. Zosia Rostomian ja Nicholas Rodd / Berkeley Lab; ja Christopher Dessert ja Benjamin Safdi / Michiganin yliopisto
