Гитарная туманность. нажмите, чтобы увеличить
Так как она составляет большую часть Вселенной, вы думаете, мы уже знаем, что такое темная материя. Международная группа исследователей в настоящее время теоретизирует, что темная материя может быть классом частиц, известных как «стерильные нейтрино». Эти частицы, образовавшиеся прямо в Большом Взрыве, могли объяснить недостающую массу Вселенной, и имели бы удобный побочный эффект ускорения раннего образования звезд.
Темная материя, возможно, сыграла главную роль в создании звезд в самом начале вселенной. Однако если это так, темная материя должна состоять из частиц, называемых «стерильные нейтрино». Питер Биерманн из Института радиоастрономии им. Макса Планка в Бонне и Александр Кусенко из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе показали, что когда распадаются стерильные нейтрино, это ускоряет образование молекулярного водорода. Этот процесс мог бы помочь зажечь первые звезды только через 20-100 миллионов лет после Большого взрыва. Затем это первое поколение звезд ионизировало окружающий их газ, примерно через 150–400 миллионов лет после Большого взрыва. Все это дает простое объяснение некоторым довольно удивительным наблюдениям относительно темной материи, нейтронных звезд и антивещества.
Ученые обнаружили, что нейтрино имеют массу в экспериментах по осцилляции нейтрино. Это привело к утверждению, что существуют «стерильные» нейтрино - также известные как правосторонние нейтрино. Они не участвуют непосредственно в слабых взаимодействиях, но взаимодействуют посредством их смешивания с обычными нейтрино. Общее количество стерильных нейтрино во вселенной неясно. Если масса стерильного нейтрино составляет всего несколько килоэлектронвольт (1 кэВ - миллионная часть массы атома водорода), это объясняет огромную недостающую массу во Вселенной, которую иногда называют «темной материей». Астрофизические наблюдения подтверждают мнение, что темная материя, вероятно, состоит из этих стерильных нейтрино.
Теория Бирманна и Кусенко проливает свет на ряд еще не объясненных астрономических загадок. Прежде всего, во время большого взрыва масса нейтрино, созданная в Большом взрыве, будет равна той, которая необходима для учета темной материи. Во-вторых, эти частицы могут стать решением давней проблемы, почему пульсары движутся так быстро.
Пульсары - это нейтронные звезды, вращающиеся с очень высокой скоростью. Они создаются при взрывах сверхновых и обычно выбрасываются в одном направлении. Взрыв дает им «толчок», как ракетный двигатель. Пульсары могут иметь скорость сотен километров в секунду, а иногда даже тысячи. Происхождение этих скоростей остается неизвестным, но испускание стерильных нейтрино могло бы объяснить удар пульсара.
Туманность Гитара содержит очень быстрый пульсар. Если темная материя состоит из частиц, которые реионизируют вселенную - как предполагают Бирманн и Кусенко - движение пульсара могло бы создать эту космическую гитару.
В-третьих, стерильные нейтрино могут помочь объяснить отсутствие антивещества во вселенной. В ранней вселенной стерильные нейтрино могли «украсть» то, что называется «лептонным числом» из плазмы. Позднее отсутствие лептонного числа было преобразовано в ненулевое барионное число. Результирующая асимметрия между барионами (например, протонами) и антибарионами (например, антипротонами) может быть причиной того, что во Вселенной нет антивещества.
«Образование центральных галактических черных дыр, а также структуры в субгалактических масштабах способствует стерильным нейтрино для учета темной материи. Консенсус нескольких косвенных доказательств позволяет предположить, что долгожданная частица темной материи действительно может быть стерильным нейтрино », - говорит Питер Бирманн.
Первоисточник: Общество Макса Планка
